Чтобы найти скорость каждого лыжника, обозначим скорость второго лыжника за ( v ) км/ч. Тогда скорость первого лыжника будет ( v + 3 ) км/ч, так как он идет на 3 км/ч быстрее.
Теперь обозначим время, которое потратил второй лыжник на прохождение дистанции, как ( t ) часов. Тогда время, которое потратил первый лыжник, будет ( t - \frac{1}{3} ) часов, так как он прошел дистанцию на 20 минут быстрее, а 20 минут — это ( \frac{1}{3} ) часа.
Используя формулу для расстояния ( \text{расстояние} = \text{скорость} \times \text{время} ), составим два уравнения для каждого лыжника:
Для второго лыжника:
[ 30 = v \times t ]
Для первого лыжника:
[ 30 = (v + 3) \times \left(t - \frac{1}{3}\right) ]
Теперь у нас есть две системы уравнений:
- ( 30 = v \times t )
- ( 30 = (v + 3) \times \left(t - \frac{1}{3}\right) )
Решим первую систему уравнений для выражения ( t ):
[ t = \frac{30}{v} ]
Теперь подставим ( t ) в второе уравнение:
[ 30 = (v + 3) \times \left(\frac{30}{v} - \frac{1}{3}\right) ]
Раскроем скобки и упростим:
[ 30 = (v + 3) \times \left(\frac{30}{v} - \frac{1}{3}\right) ]
[ 30 = (v + 3) \times \left(\frac{90 - v}{3v}\right) ]
Теперь упростим правую часть:
[ 30 = \frac{(v + 3)(90 - v)}{3v} ]
Сократим на 3:
[ 90 = \frac{(v + 3)(90 - v)}{v} ]
Умножим обе стороны на ( v ):
[ 90v = (v + 3)(90 - v) ]
Раскроем скобки:
[ 90v = 90v - v^2 + 270 - 3v ]
Приведем подобные члены:
[ 0 = -v^2 + 270 - 3v ]
Перенесем все на одну сторону уравнения:
[ v^2 + 3v - 270 = 0 ]
Решим квадратное уравнение:
[ v = \frac{-b \pm \sqrt{b^2 - 4ac}}{2a} ]
где ( a = 1 ), ( b = 3 ), и ( c = -270 ).
[ v = \frac{-3 \pm \sqrt{9 + 1080}}{2} ]
[ v = \frac{-3 \pm \sqrt{1089}}{2} ]
[ v = \frac{-3 \pm 33}{2} ]
Получаем два корня:
[ v = \frac{30}{2} = 15 ]
[ v = \frac{-36}{2} = -18 ]
Отрицательная скорость невозможна, поэтому:
[ v = 15 ]
Итак, скорость второго лыжника — 15 км/ч, а скорость первого лыжника:
[ v + 3 = 15 + 3 = 18 \text{ км/ч} ]
Ответ:
Скорость второго лыжника — 15 км/ч. Скорость первого лыжника — 18 км/ч.