Для решения задачи давайте обозначим скорость пешехода по шоссе как ( v ) км/ч. Тогда его скорость по лесу будет на 3 км/ч меньше, то есть ( v - 3 ) км/ч.
Теперь рассчитаем время, затраченное на каждую часть пути:
По шоссе: Пешеход прошел 5 км со скоростью ( v ) км/ч. Время, затраченное на этот участок пути, можно выразить как:
[
t_1 = \frac{5}{v}
]
По лесу: Пешеход прошел 6 км со скоростью ( v - 3 ) км/ч. Время, затраченное на этот участок пути, будет:
[
t_2 = \frac{6}{v - 3}
]
По условию задачи, суммарное время на весь путь составило 4 часа. Следовательно, у нас есть уравнение:
[
t_1 + t_2 = 4
]
Подставим выражения для ( t_1 ) и ( t_2 ) в уравнение:
[
\frac{5}{v} + \frac{6}{v - 3} = 4
]
Это уравнение нужно решить относительно ( v ). Чтобы убрать дроби, найдем общий знаменатель, который равен ( v(v - 3) ), и умножим обе части уравнения на этот знаменатель:
[
5(v - 3) + 6v = 4v(v - 3)
]
Раскроем скобки и упростим выражение:
[
5v - 15 + 6v = 4v^2 - 12v
]
Объединим все члены в одно уравнение:
[
11v - 15 = 4v^2 - 12v
]
Перенесем все члены на одну сторону уравнения, чтобы получить квадратное уравнение:
[
4v^2 - 12v - 11v + 15 = 0
]
[
4v^2 - 23v + 15 = 0
]
Теперь решим квадратное уравнение ( 4v^2 - 23v + 15 = 0 ) с помощью дискриминанта или других методов, таких как формула квадратного уравнения:
[
D = b^2 - 4ac = (-23)^2 - 4 \cdot 4 \cdot 15 = 529 - 240 = 289
]
Так как дискриминант положительный, уравнение имеет два действительных корня:
[
v_{1,2} = \frac{-b \pm \sqrt{D}}{2a} = \frac{23 \pm \sqrt{289}}{8}
]
[
\sqrt{289} = 17
]
Подставим значения:
[
v_1 = \frac{23 + 17}{8} = \frac{40}{8} = 5
]
[
v_2 = \frac{23 - 17}{8} = \frac{6}{8} = 0.75
]
Скорость пешехода по шоссе не может быть 0.75 км/ч, так как тогда скорость по лесу будет отрицательной. Таким образом, скорость по шоссе равна 5 км/ч, а скорость по лесу:
[
v - 3 = 5 - 3 = 2 \text{ км/ч}
]
Таким образом, скорость пешехода при ходьбе по лесу составляет 2 км/ч.