Для решения данной задачи введем переменные и составим уравнения на основе данных условий.
Пусть ( x ) — это количество литров воды, которое пропускает вторая труба в минуту. Тогда первая труба пропускает ( x - 4 ) литра воды в минуту, так как она пропускает на 4 литра меньше.
Теперь рассмотрим время, за которое каждая труба наполняет бак объемом 140 литров:
- Время, за которое бак наполняет вторая труба, можно выразить как ( \frac{140}{x} ) минут.
- Время, за которое бак наполняет первая труба, можно выразить как ( \frac{140}{x-4} ) минут.
По условию задачи, первая труба заполняет бак на 4 минуты дольше, чем вторая. Следовательно, у нас есть следующее уравнение:
[ \frac{140}{x-4} = \frac{140}{x} + 4 ]
Решим это уравнение:
Приведем правую часть уравнения к общему знаменателю:
[ \frac{140}{x-4} = \frac{140 + 4x}{x} ]
Умножим обе части уравнения на ( x(x-4) ), чтобы избавиться от знаменателей:
[ 140x = (140 + 4x)(x-4) ]
Раскроем скобки в правой части уравнения:
[ 140x = 140x - 560 + 4x^2 - 16x ]
Упростим уравнение:
[ 140x = 4x^2 + 124x - 560 ]
Перенесем все члены в одну сторону уравнения:
[ 4x^2 - 16x - 560 = 0 ]
Разделим уравнение на 4 для упрощения:
[ x^2 - 4x - 140 = 0 ]
Решим квадратное уравнение с помощью дискриминанта:
[ D = b^2 - 4ac = (-4)^2 - 4 \cdot 1 \cdot (-140) = 16 + 560 = 576 ]
Найдем корни уравнения:
[ x = \frac{-b \pm \sqrt{D}}{2a} = \frac{4 \pm \sqrt{576}}{2} = \frac{4 \pm 24}{2} ]
Получаем два корня:
[ x_1 = \frac{4 + 24}{2} = 14 ]
[ x_2 = \frac{4 - 24}{2} = -10 ]
Так как скорость потока не может быть отрицательной, мы выбираем положительный корень:
[ x = 14 ]
Таким образом, вторая труба пропускает 14 литров воды в минуту. Первая труба пропускает на 4 литра меньше, то есть:
[ x - 4 = 14 - 4 = 10 ]
Ответ: Первая труба пропускает 10 литров воды в минуту.