Для решения задачи сначала обозначим скорость теплохода как ( v ) км/ч. Тогда скорость ракеты на подводных крыльях будет ( v + 50 ) км/ч.
Знаем, что ракета прошла путь в 210 км на 7 часов и 30 минут быстрее, чем теплоход. Переведем время в часы: 7 часов 30 минут = 7.5 часов.
Теперь выразим время, которое затратили теплоход и ракета на прохождение пути в 210 км.
Время, потребовавшееся теплоходу:
[ t_{\text{теплоход}} = \frac{210}{v} ]
Время, потребовавшееся ракете:
[ t_{\text{ракета}} = \frac{210}{v + 50} ]
По условию задачи ракета прошла путь на 7.5 часов быстрее:
[ t{\text{теплоход}} = t{\text{ракета}} + 7.5 ]
Подставим выражения для времени:
[ \frac{210}{v} = \frac{210}{v + 50} + 7.5 ]
Теперь решим это уравнение. Приведем всё к общему знаменателю:
[ \frac{210}{v} - \frac{210}{v + 50} = 7.5 ]
Перенесем всё в одну сторону и найдём общий знаменатель:
[ \frac{210(v + 50) - 210v}{v(v + 50)} = 7.5 ]
[ \frac{210v + 10500 - 210v}{v(v + 50)} = 7.5 ]
[ \frac{10500}{v(v + 50)} = 7.5 ]
Теперь умножим обе стороны уравнения на ( v(v + 50) ):
[ 10500 = 7.5v(v + 50) ]
[ 10500 = 7.5v^2 + 375v ]
Перенесем всё в одну сторону, чтобы получить квадратное уравнение:
[ 7.5v^2 + 375v - 10500 = 0 ]
Разделим всё уравнение на 7.5:
[ v^2 + 50v - 1400 = 0 ]
Теперь решим это квадратное уравнение методом дискриминанта. Для уравнения вида ( av^2 + bv + c = 0 ), дискриминант ( D ) равен:
[ D = b^2 - 4ac ]
[ D = 50^2 - 4 \cdot 1 \cdot (-1400) ]
[ D = 2500 + 5600 ]
[ D = 8100 ]
Теперь найдем корни уравнения:
[ v = \frac{-b \pm \sqrt{D}}{2a} ]
[ v = \frac{-50 \pm \sqrt{8100}}{2} ]
[ v = \frac{-50 \pm 90}{2} ]
Из этого получаем два возможных значения для ( v ):
[ v_1 = \frac{-50 + 90}{2} = \frac{40}{2} = 20 ]
[ v_2 = \frac{-50 - 90}{2} = \frac{-140}{2} = -70 ]
Поскольку скорость не может быть отрицательной, мы выбираем ( v = 20 ) км/ч.
Теперь найдём скорость ракеты:
[ v_{\text{ракета}} = v + 50 = 20 + 50 = 70 \text{ км/ч} ]
Таким образом, скорость ракеты на подводных крыльях составляет 70 км/ч.