一支运货船队第一次顺水航行42千米,逆水航行8千米,共用了11小时;第二次用同样的时间,顺水航行了24千米,逆水航行了14千米,求这支船队在静水中的速度和水流速度?

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完整解法

1. 设未知数并根据题意列出方程组

设船队在静水中的速度为 xx 千米/小时,水流速度为 yy 千米/小时。
则顺水航行速度为 (x+y)(x+y) 千米/小时,逆水航行速度为 (x−y)(x-y) 千米/小时。
根据“第一次顺水航行42千米,逆水航行8千米,共用11小时”以及“第二次顺水航行24千米,逆水航行14千米,共用11小时”,可列方程组:
{42x+y+8x−y=1124x+y+14x−y=11\begin{cases} \dfrac{42}{x+y} + \dfrac{8}{x-y} = 11 \\ \dfrac{24}{x+y} + \dfrac{14}{x-y} = 11 \end{cases}

2. 换元简化方程组并求解顺水与逆水速度

令 a=1x+ya = \dfrac{1}{x+y},b=1x−yb = \dfrac{1}{x-y},则原方程组转化为:
{42a+8b=11①24a+14b=11②\begin{cases} 42a + 8b = 11 \quad \text{①} \\ 24a + 14b = 11 \quad \text{②} \end{cases}
由 ① - ② 得:
18a−6b=0  ⟹  b=3a18a - 6b = 0 \implies b = 3a
将 b=3ab = 3a 代入 ① 得:
42a+8(3a)=11  ⟹  66a=11  ⟹  a=1642a + 8(3a) = 11 \implies 66a = 11 \implies a = \frac{1}{6}
从而 b=3(a)=36=12b = 3(a) = \frac{3}{6} = \frac{1}{2}。
因此,我们得到:
{x+y=6x−y=2\begin{cases} x+y = 6 \\ x-y = 2 \end{cases}

3. 解二元一次方程组,求出静水速度和水速

解方程组:
{x+y=6x−y=2\begin{cases} x+y = 6 \\ x-y = 2 \end{cases}
两式相加得:
2x=8  ⟹  x=42x = 8 \implies x = 4
两式相减得:
2y=4  ⟹  y=22y = 4 \implies y = 2
经检验,该解符合题意。

答案

这支船队在静水中的速度是每小时 4 千米,水流速度是每小时 2 千米。

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