خط یک متروی تهران به طول ۶۰ کیلومتر، میدان تجریش را به فرودگاه بینالمللی امام خمینی (ره) متصل میکند. برای انجام یک آزمایش، قطاری مسیر شمال به جنوب این خط را با سرعت ثابت $v$ کیلومتر بر ساعت و بدون توقف در ایستگاهها طی میکند. اگر در مسیر جنوب به شمال، از سرعت متوسط قطار ۱۰ کیلومتر بر ساعت کاسته شود، زمان برگشت نیمساعت طولانیتر میشود. طول زمان رفت چند ساعت است؟
نکته: برای حل یک معادلۀ گویا، ابتدا دو طرف معادله را در کوچکترین مضرب مشترک مخرجها ضرب میکنیم. سپس معادلۀ حاصل را حل مینماییم. در پایان، قابل قبول بودن هر یک از جوابها را بررسی میکنیم. نکته: اگر با سرعت $v$ کیلومتر بر ساعت، به مدت $t$ ساعت حرکت کنیم، مسافت طی شده برابر $x=v.t$ کیلومتر است. با توجه به نکتۀ بالا، در مسیر رفت داریم: $60=v\times {{t}_{1}}\Rightarrow {{t}_{1}}=\frac{60}{v}$ در مسیر بازگشت، سرعت متوسط برابر $(v-10)$ است پس: $60=(v-10)\times {{t}_{2}}\Rightarrow {{t}_{2}}=\frac{60}{v-10}$ طبق فرض داریم: ${{t}_{2}}={{t}_{1}}+\frac{1}{2}\Rightarrow \frac{60}{v-10}=\frac{60}{v}+\frac{1}{2}\xrightarrow{\times 2v(v-10)}120v=120(v-10)+v(v-10)\Rightarrow 120v=120v-1200+{{v}^{2}}-10v$ $\Rightarrow {{v}^{2}}-10v-1200=0\Rightarrow v=\frac{10\pm \sqrt{100}+4800}{2}=\frac{10\pm 70}{2}\Rightarrow \left\{ \begin{align} & -30 \lt 0 \\ & 40 \\ \end{align} \right.$ بنابراین $v=40$، پس طول زمان رفت برابر است با: ${{t}_{1}}=\frac{60}{v}=\frac{60}{40}=\frac{3}{2}=1/5$