Как решить задачу (ЕГЭ математика)?
Из пункта А в пункт В, расположенный ниже по течению реки, одновременно отправились плот и катер. Прибыв в пункт В, катер тут же повернул и поплыл обратно. Найдите скорость течения реки (в км/ч), если известно, что на обратном пути катер встретил плот в тот момент, когда плот проплыл ровно треть расстояния от пункта А до пункта В, а собственная скорость катера равна 18 км/ч.
(Ларин, тренировочный вариант № 471)
Если позволите, я бы хотел попробовать решить. Это задача не только с неизвестным, но и с параметром, но он быстро сократится ещё в начале решения.
Пусть расстояние между пунктами A и B равно m, что и будет нашим параметром. Очевидно, что "эм" не равно нулю.
Давайте обозначим наше неизвестное, то есть скорость течения реки, переменной икс [измеряется икс в км/ч]. Значит, скорость плота тоже равна иксу.
Какое расстояние проплыл плот от момента совместного старта двух водных ТС до встречи с катером? Он проплыл m/3. А сколько времени он на это затратил? m/(3x).
С другой стороны, у катера было два отрезка пути: сначала по течению он проплыл m, а затем против течения он проплыл m – m/3 = 2m/3. Но на первом участке, плывя по течению, он двигался со скоростью 18 + x, а плывя против течения, он шёл уже со скоростью 18 – x. Значит, всего он на весь свой путь потратил m/(18 + x) + 2m/[3 * (18 – x)] часов времени.
Но ведь у плота и у катера был общий старт и общая встреча; выходит, их сроки плавания от старта до встречи равны. Нужно их приравнять.
m/(3x) = m/(18 + x) + 2m/[3 * (18 – x)].
Естественно, мы беспощадно избавляемся от параметра "эм". Ведь обе части (или, что то же самое, все три алгебраических слагаемых нашего уравнения) на него делятся.
1/(18 + x) + 2/[3 * (18 – x)] – 1/(3x) = 0.
Придётся в качестве общего знаменателя взять произведение 3x(18 + x)(18 – x). Нас не должна пугать третья степень результирующего многочлена (который получится после умножения), так как мы не будем ничего умножать в знаменателе и он уйдёт...
Для первой дроби домножитель равен 3x(18 – x); для второй он равен x(x + 18); для третьей дроби дополнительный множитель равен (18 + x)(18 – x), а проще говоря, он равен 324 – x².
У меня получилось так:
3x(18 – x) + 2x(x + 18) – (324 – x²) = 0;
54x – 3x² + 2x² + 36x – 324 + x² = 0. О счастье! — квадратные одночлены взаимно уничтожают друг друга.
54x + 36x – 324 = 0;
90x = 324;
x = 324 : 90;
x = 3,6.
Ответ: скорость течения реки равна 3,6 км/ч.
Применяю математическое 'шаманство'.
Катер проплыл, как следует из условия задачи, расстояние в пять раз большее (три части плюс две части пути против одной части пути для плота), чем сделал это плот, затратив на это столько же времени, сколько затратил и плот. Следовательно, средняя скорость плота будет в пять раз меньше средней скорости катера.
Средняя скорость катера 18км/ч, отсюда, средняя скорость плота:
18км/ч / 5 = 3.6км/ч,
но, так как плот плыл с постоянной скоростью, то его постоянная скорость и будет равна найденной его средней скорости.
А скорость плота и есть искомая скорость течения реки.
Тут не надо обладать сильной логикой, ибо, как говорится "козе понятно", что Х пути плота до встречи с катером равно 5Х пути того самого катера (ведь за время дрейфа плот осилил 1/3 расстояния от А до В, а катер одолел путь длиной в 3Х + 2Х).
Но, скорость плота по сути и есть скорость реки (обозначим ее за Y). А вот скорость катера менялась. Сперва, на дистанции 3Х она была 18 + Y, а на дистанции 2Х уже 18 - Y.
И вот тут всплывает главный фокус задачи: время в пути у плота и у катера одинаковое!
Значит можно записать уравнение:
X / Y = 3X / (18 + Y) + 2X / (18 - Y)
После элементарных преобразований приходим к каноническому уравнению:
Х*(18^2 - Y^2) = 3XY*(18 - Y) + 2XY*(18 + Y)
Или:
324X - XY^2 = 54XY - 3XY^2 + 36XY + 2XY^2
Взаимоуничтожив мудреное выражение с Y^2, получим:
324Х = 90XY
Сократив его на Х, в итоге имеем: 324 = 90Y или искомый Y = 3,6 км/час или 1 м/сек.
Вот, вроде всё разжевал, осталось проглотить...
Или мне еще за вас и скушать?