Давайте обозначим скорость течения реки как ( v ) км/ч.
Сначала определим время, которое потребуется плоту, чтобы проплыть 10 км. Плот движется со скоростью течения реки, то есть его скорость равна ( v ) км/ч. Время, за которое плот проплывает 10 км, можно выразить как:
[ t = \frac{10}{v} ]
Теперь рассмотрим движение лодки. Скорость лодки в стоячей воде равна 5 км/ч. Когда лодка движется по течению, её скорость складывается со скоростью течения реки:
[ v_{\text{по течению}} = 5 + v ]
Когда лодка движется против течения, её скорость уменьшается на скорость течения реки:
[ v_{\text{против течения}} = 5 - v ]
Лодка проплыла 21 км по течению и 6 км против течения за то же время, за которое плот проплывает 10 км. Время, которое лодка тратит на движение по течению, можно выразить как:
[ t_{\text{по течению}} = \frac{21}{5 + v} ]
А время, которое лодка тратит на движение против течения:
[ t_{\text{против течения}} = \frac{6}{5 - v} ]
По условию задачи, суммарное время движения лодки должно быть равно времени, за которое плот проплывает 10 км. Соответственно, имеем уравнение:
[ \frac{21}{5 + v} + \frac{6}{5 - v} = \frac{10}{v} ]
Для решения этого уравнения нужно привести его к общему знаменателю и упростить. Общий знаменатель будет ( v(5 + v)(5 - v) ). Записываем уравнение с общим знаменателем:
[ \frac{21v(5 - v) + 6v(5 + v)}{v(5 + v)(5 - v)} = \frac{10(5 + v)(5 - v)}{v(5 + v)(5 - v)} ]
Отсюда числители должны быть равны:
[ 21v(5 - v) + 6v(5 + v) = 10(5 + v)(5 - v) ]
Раскроем скобки и упростим:
[ 21v(5 - v) + 6v(5 + v) = 10(25 - v^2) ]
[ 105v - 21v^2 + 30v + 6v^2 = 250 - 10v^2 ]
[ 105v + 30v - 21v^2 + 6v^2 = 250 - 10v^2 ]
[ 135v - 15v^2 = 250 - 10v^2 ]
Переносим все члены уравнения на одну сторону:
[ -15v^2 + 10v^2 + 135v - 250 = 0 ]
[ -5v^2 + 135v - 250 = 0 ]
Домножим уравнение на -1, чтобы упростить коэффициенты:
[ 5v^2 - 135v + 250 = 0 ]
Решим квадратное уравнение с помощью дискриминанта:
[ D = b^2 - 4ac = (-135)^2 - 4 \cdot 5 \cdot 250 ]
[ D = 18225 - 5000 ]
[ D = 13225 ]
Найдем корни уравнения:
[ v = \frac{-b \pm \sqrt{D}}{2a} = \frac{135 \pm \sqrt{13225}}{10} ]
[ \sqrt{13225} = 115 ]
[ v = \frac{135 \pm 115}{10} ]
Получаем два корня:
[ v_1 = \frac{135 + 115}{10} = 25 ]
[ v_2 = \frac{135 - 115}{10} = 2 ]
Скорость течения реки не может быть 25 км/ч, так как это больше, чем скорость лодки в стоячей воде. Таким образом, правильное значение скорости течения реки:
[ v = 2 \text{ км/ч} ]
Ответ: скорость течения реки равна 2 км/ч.