Вопрос:

Масса двух сплавов золота и серебра равна 50 кг. Первый сплав содержит 5 кг золота, а второй – 6 кг золота. Какова масса первого сплава, если содержание золота в нём на 5% больше, чем во втором?

Ответ:

Решение:

Обозначим массу первого сплава как \( m_1 \) и массу второго сплава как \( m_2 \).

Общая масса двух сплавов равна 50 кг: \( m_1 + m_2 = 50 \) кг.

В первом сплаве содержится 5 кг золота, а во втором — 6 кг золота.

Пусть \( p_1 \) — процентное содержание золота в первом сплаве, а \( p_2 \) — процентное содержание золота во втором сплаве.

По условию, содержание золота в первом сплаве на 5% больше, чем во втором: \( p_1 = p_2 + 5 \)%.

Содержание золота в первом сплаве: \( p_1 = \frac{5}{m_1} \cdot 100 \)%.

Содержание золота во втором сплаве: \( p_2 = \frac{6}{m_2} \cdot 100 \)%.

Подставим эти выражения в уравнение \( p_1 = p_2 + 5 \):

\( \frac{5}{m_1} \cdot 100 = \frac{6}{m_2} \cdot 100 + 5 \)

У нас есть система из двух уравнений:

  1. \( m_1 + m_2 = 50 \)
  2. \( \frac{500}{m_1} = \frac{600}{m_2} + 5 \)

Из первого уравнения выразим \( m_2 \): \( m_2 = 50 - m_1 \).

Подставим во второе уравнение:

\( \frac{500}{m_1} = \frac{600}{50 - m_1} + 5 \)

Приведём к общему знаменателю:

\( \frac{500}{m_1} = \frac{600 + 5(50 - m_1)}{50 - m_1} \)

\( \frac{500}{m_1} = \frac{600 + 250 - 5m_1}{50 - m_1} \)

\( \frac{500}{m_1} = \frac{850 - 5m_1}{50 - m_1} \)

Перемножим крест-накрест:

\( 500(50 - m_1) = m_1(850 - 5m_1) \)

\( 25000 - 500m_1 = 850m_1 - 5m_1^2 \)

Перенесём все члены в одну сторону, чтобы получить квадратное уравнение:

\( 5m_1^2 - 500m_1 - 850m_1 + 25000 = 0 \)

\( 5m_1^2 - 1350m_1 + 25000 = 0 \)

Разделим на 5:

\( m_1^2 - 270m_1 + 5000 = 0 \)

Решим квадратное уравнение с помощью дискриминанта:

\( D = b^2 - 4ac = (-270)^2 - 4 \cdot 1 \cdot 5000 = 72900 - 20000 = 52900 \)

\( \sqrt{D} = \sqrt{52900} = 230 \)

Найдём корни:

\( m_1 = \frac{-b \pm \sqrt{D}}{2a} = \frac{270 \pm 230}{2} \)

Два возможных значения для \( m_1 \):

\( m_{1,1} = \frac{270 + 230}{2} = \frac{500}{2} = 250 \) кг.

\( m_{1,2} = \frac{270 - 230}{2} = \frac{40}{2} = 20 \) кг.

Так как общая масса двух сплавов равна 50 кг, то масса первого сплава не может быть 250 кг. Следовательно, масса первого сплава равна 20 кг.

Проверим:

Если \( m_1 = 20 \) кг, то \( m_2 = 50 - 20 = 30 \) кг.

Процент золота в первом сплаве: \( \frac{5}{20} \cdot 100 \)% = \( 0.25 \cdot 100 \)% = 25%.

Процент золота во втором сплаве: \( \frac{6}{30} \cdot 100 \)% = \( 0.2 \cdot 100 \)% = 20%.

Разница составляет 25% - 20% = 5%, что соответствует условию задачи.

Ответ: 20 кг