Чтобы решить задачу, обозначим скорость лодки в неподвижной воде как ( v ) км/ч.
Когда лодка движется против течения реки, её эффективная скорость уменьшается на скорость течения реки. Таким образом, скорость лодки против течения будет равна ( v - 2 ) км/ч.
Когда лодка движется по течению, её скорость увеличивается на скорость течения реки, следовательно, скорость лодки по течению равна ( v + 2 ) км/ч.
Теперь давайте обозначим время, которое лодка затратила на путь против течения, как ( t ) часов. Тогда на путь в 140 км против течения лодка затратила:
[
t = \frac{140}{v - 2}
]
На обратный путь, то есть по течению, лодка затратила на 4 часа меньше, чем против течения. Значит, время на обратный путь равно ( t - 4 ) часов. Следовательно, на путь в 140 км по течению лодка затратила:
[
t - 4 = \frac{140}{v + 2}
]
Теперь у нас есть два уравнения:
- ( t = \frac{140}{v - 2} )
- ( t - 4 = \frac{140}{v + 2} )
Из первого уравнения выразим ( t ):
[
t = \frac{140}{v - 2}
]
Подставим это выражение во второе уравнение:
[
\frac{140}{v - 2} - 4 = \frac{140}{v + 2}
]
Теперь решим это уравнение. Перенесем ( \frac{140}{v + 2} ) влево:
[
\frac{140}{v - 2} - \frac{140}{v + 2} = 4
]
Приведем левую часть уравнения к общему знаменателю:
[
\frac{140(v + 2) - 140(v - 2)}{(v - 2)(v + 2)} = 4
]
Упростим числитель:
[
140v + 280 - 140v + 280 = 560
]
Теперь уравнение выглядит так:
[
\frac{560}{(v - 2)(v + 2)} = 4
]
Умножим обе части уравнения на ( (v - 2)(v + 2) ):
[
560 = 4(v^2 - 4)
]
Раскроем скобки:
[
560 = 4v^2 - 16
]
Перенесем все в одну сторону:
[
4v^2 - 16 - 560 = 0
]
Упростим:
[
4v^2 - 576 = 0
]
Разделим обе части уравнения на 4:
[
v^2 - 144 = 0
]
Теперь решим квадратное уравнение:
[
v^2 = 144
]
[
v = \sqrt{144}
]
[
v = 12
]
Таким образом, скорость лодки в неподвижной воде равна 12 км/ч.