Давайте решим задачу шаг за шагом.
Обозначим через ( x ) скорость пропускания воды через первую трубу в литрах в минуту. Тогда скорость пропускания воды через вторую трубу будет ( x + 2 ) литров в минуту, так как вторая труба пропускает на 2 литра в минуту больше.
Теперь, зная, что первая труба заполняет бак объемом 120 литров на 2 минуты дольше, чем вторая, можем записать уравнения для времени, необходимого каждой трубе для заполнения бака.
Время, за которое первая труба заполняет бак:
[
t_1 = \frac{120}{x}
]
Время, за которое вторая труба заполняет бак:
[
t_2 = \frac{120}{x + 2}
]
По условию, первая труба заполняет бак на 2 минуты дольше, чем вторая. Значит:
[
t_1 = t_2 + 2
]
Подставим выражения для ( t_1 ) и ( t_2 ) в это уравнение:
[
\frac{120}{x} = \frac{120}{x + 2} + 2
]
Теперь решим это уравнение. Начнем с приведения к общему знаменателю:
[
\frac{120(x + 2)}{x(x + 2)} = \frac{120x}{x(x + 2)} + \frac{2x(x + 2)}{x(x + 2)}
]
Это упростится до:
[
120(x + 2) = 120x + 2x(x + 2)
]
Раскроем скобки:
[
120x + 240 = 120x + 2x^2 + 4x
]
Сократим ( 120x ) по обе стороны уравнения:
[
240 = 2x^2 + 4x
]
Разделим все уравнение на 2:
[
120 = x^2 + 2x
]
Приведем уравнение к стандартному виду квадратного уравнения:
[
x^2 + 2x - 120 = 0
]
Теперь решим квадратное уравнение с помощью формулы:
[
x = \frac{-b \pm \sqrt{b^2 - 4ac}}{2a}
]
где ( a = 1 ), ( b = 2 ), ( c = -120 ).
Подставим значения:
[
x = \frac{-2 \pm \sqrt{2^2 - 4 \cdot 1 \cdot (-120)}}{2 \cdot 1}
]
[
x = \frac{-2 \pm \sqrt{4 + 480}}{2}
]
[
x = \frac{-2 \pm \sqrt{484}}{2}
]
[
x = \frac{-2 \pm 22}{2}
]
Получим два решения:
- ( x = \frac{20}{2} = 10 )
- ( x = \frac{-24}{2} = -12 )
Так как скорость не может быть отрицательной, то ( x = 10 ).
Таким образом, первая труба пропускает 10 литров воды в минуту.