Для решения задачи обозначим следующие переменные:
- ( v ) — скорость катера в неподвижной воде (км/ч).
- ( v_{\text{течения}} = 2 ) км/ч — скорость течения реки.
- ( S = 437 ) км — расстояние между пристанями A и B.
- ( t_1 ) — время в пути по течению (часы).
- ( t_2 ) — время в пути против течения (часы).
Из условия задачи мы знаем, что катер плыл против течения на 4 часа дольше, чем по течению. Поэтому можем записать следующее уравнение:
[ t_2 = t_1 + 4. ]
Скорость катера по течению реки будет равна ( v + v{\text{течения}} = v + 2 ) км/ч, а против течения — ( v - v{\text{течения}} = v - 2 ) км/ч.
Используя формулу для времени, выраженную через расстояние и скорость (( t = \frac{S}{v} )), запишем уравнения для времени движения по течению и против течения:
[ t_1 = \frac{S}{v + 2}, ]
[ t_2 = \frac{S}{v - 2}. ]
Подставим выражение для ( t_2 ) из первого уравнения:
[ \frac{S}{v - 2} = \frac{S}{v + 2} + 4. ]
Теперь подставим значение ( S = 437 ) и решим уравнение:
[ \frac{437}{v - 2} = \frac{437}{v + 2} + 4. ]
Умножим всё уравнение на ( (v - 2)(v + 2) ), чтобы избавиться от дробей:
[ 437(v + 2) = 437(v - 2) + 4(v - 2)(v + 2). ]
Раскроем скобки:
[ 437v + 874 = 437v - 874 + 4(v^2 - 4). ]
Сократим одинаковые члены и упростим:
[ 874 = -874 + 4v^2 - 16. ]
Сложим обе стороны:
[ 4v^2 - 16 = 1748. ]
Добавим 16 к обеим сторонам:
[ 4v^2 = 1764. ]
Разделим обе стороны на 4:
[ v^2 = 441. ]
Извлечем корень:
[ v = \sqrt{441} = 21. ]
Таким образом, скорость катера в неподвижной воде равна 21 км/ч.