Для решения этой задачи будем использовать основные понятия и формулы из алгебры, касающиеся скорости, времени и расстояния.
Обозначим через ( v ) скорость мотоциклиста на пути от села до озера в км/ч. Тогда время, затраченное на этот путь, можно выразить формулой:
[ t = \frac{S}{v}, ]
где ( S ) — расстояние, которое составляет 60 км. Таким образом, время в пути туда:
[ t = \frac{60}{v}. ]
На обратном пути мотоциклист уменьшил скорость на 10 км/ч, то есть его новая скорость составляет ( v - 10 ) км/ч. Время, затраченное на обратный путь, будет:
[ t_{\text{обратный}} = \frac{60}{v - 10}. ]
По условию задачи, на обратный путь мотоциклист затратил на 0,3 часа больше, чем на путь туда. Таким образом, у нас есть уравнение:
[ t_{\text{обратный}} - t = 0,3. ]
Подставляем выражения для ( t ) и ( t_{\text{обратный}} ):
[ \frac{60}{v - 10} - \frac{60}{v} = 0,3. ]
Теперь решим это уравнение относительно ( v ). Приведем дроби к общему знаменателю:
[ \frac{60v - 60(v - 10)}{v(v - 10)} = 0,3. ]
Раскроем скобки в числителе:
[ \frac{60v - 60v + 600}{v^2 - 10v} = 0,3. ]
Сократим выражение:
[ \frac{600}{v^2 - 10v} = 0,3. ]
Теперь умножим обе части уравнения на ( v^2 - 10v ), чтобы избавиться от дроби:
[ 600 = 0,3(v^2 - 10v). ]
Разделим обе части на 0,3:
[ 2000 = v^2 - 10v. ]
Перенесем все на одну сторону уравнения:
[ v^2 - 10v - 2000 = 0. ]
Теперь решим квадратное уравнение с помощью дискриминанта. Вычислим дискриминант:
[ D = b^2 - 4ac = (-10)^2 - 4 \cdot 1 \cdot (-2000) = 100 + 8000 = 8100. ]
Корни уравнения находятся по формуле:
[ v = \frac{-b \pm \sqrt{D}}{2a} = \frac{10 \pm \sqrt{8100}}{2} = \frac{10 \pm 90}{2}. ]
Таким образом, получаем два значения для ( v ):
[ v_1 = \frac{100}{2} = 50, ]
[ v_2 = \frac{-80}{2} = -40. ]
Так как скорость не может быть отрицательной, то ( v = 50 ) км/ч.
Теперь найдем время, затраченное на обратный путь:
[ t_{\text{обратный}} = \frac{60}{v - 10} = \frac{60}{50 - 10} = \frac{60}{40} = 1,5 \text{ часа}. ]
Таким образом, мотоциклист затратил на обратный путь 1,5 часа.