Давайте обозначим время, за которое вторая труба наполняет бассейн, как ( x ) часов. Тогда первая труба наполняет бассейн за ( x + 18 ) часов, поскольку она наполняет его на 18 часов быстрее.
Работа, выполняемая трубой за единицу времени, называется производительностью. Для второй трубы производительность будет равна ( \frac{1}{x} ) бассейна в час, а для первой трубы — ( \frac{1}{x + 18} ) бассейна в час.
Когда обе трубы работают одновременно, их суммарная производительность составит:
[
\frac{1}{x} + \frac{1}{x + 18}
]
Из условия задачи известно, что, работая вместе, они наполняют бассейн за 12 часов. То есть их совместная производительность равна (\frac{1}{12}) бассейна в час. Это позволяет составить уравнение:
[
\frac{1}{x} + \frac{1}{x + 18} = \frac{1}{12}
]
Чтобы решить это уравнение, сначала приведем левую часть уравнения к общему знаменателю:
[
\frac{x + 18 + x}{x(x + 18)} = \frac{1}{12}
]
Упростим числитель:
[
\frac{2x + 18}{x(x + 18)} = \frac{1}{12}
]
Теперь можно перемножить крест-накрест:
[
12(2x + 18) = x(x + 18)
]
Раскроем скобки:
[
24x + 216 = x^2 + 18x
]
Перенесем все члены на одну сторону уравнения:
[
x^2 + 18x - 24x - 216 = 0
]
Приведем подобные члены:
[
x^2 - 6x - 216 = 0
]
Теперь решим полученное квадратное уравнение с помощью дискриминанта. Дискриминант ( D ) для уравнения ( ax^2 + bx + c = 0 ) равен:
[
D = b^2 - 4ac
]
Где ( a = 1 ), ( b = -6 ), ( c = -216 ). Подставим эти значения:
[
D = (-6)^2 - 4 \cdot 1 \cdot (-216) = 36 + 864 = 900
]
Найдем корни уравнения:
[
x_{1,2} = \frac{-b \pm \sqrt{D}}{2a} = \frac{6 \pm \sqrt{900}}{2} = \frac{6 \pm 30}{2}
]
Получаем два корня:
[
x_1 = \frac{6 + 30}{2} = 18, \quad x_2 = \frac{6 - 30}{2} = -12
]
Поскольку время не может быть отрицательным, второе значение не подходит. Таким образом, вторая труба наполняет бассейн за 18 часов.