Gọi vận tốc thực của tàu du lịch là $v$ (km/h, điều kiện: $v > 2$).
Vận tốc của tàu khi xuôi dòng là: $v + 2$ (km/h).
Vận tốc của tàu khi ngược dòng là: $v - 2$ (km/h).
Thời gian tàu đi từ bến A đến bến B là: $\frac{12}{v + 2}$ (giờ).
Thời gian tàu nghỉ ở bến B là: 1 giờ.
Thời gian tàu đi từ bến B về bến A là: $\frac{12}{v - 2}$ (giờ).
Theo đề bài, tổng thời gian kể từ lúc khởi hành đến khi về đến bến A là 3,5 giờ, nên ta có phương trình:
\[
\frac{12}{v + 2} + 1 + \frac{12}{v - 2} = 3,5
\]
Chuyển 1 sang phía bên phải:
\[
\frac{12}{v + 2} + \frac{12}{v - 2} = 2,5
\]
Quy đồng mẫu số:
\[
\frac{12(v - 2) + 12(v + 2)}{(v + 2)(v - 2)} = 2,5
\]
Rút gọn tử số:
\[
\frac{12v - 24 + 12v + 24}{v^2 - 4} = 2,5
\]
\[
\frac{24v}{v^2 - 4} = 2,5
\]
Nhân cả hai vế với $(v^2 - 4)$:
\[
24v = 2,5(v^2 - 4)
\]
Phân phối 2,5 vào trong ngoặc:
\[
24v = 2,5v^2 - 10
\]
Di chuyển tất cả các hạng mục về một vế:
\[
0 = 2,5v^2 - 24v - 10
\]
Chia cả phương trình cho 2,5 để đơn giản hóa:
\[
0 = v^2 - 9,6v - 4
\]
Giải phương trình bậc hai này bằng công thức nghiệm:
\[
v = \frac{-(-9,6) \pm \sqrt{(-9,6)^2 - 4 \cdot 1 \cdot (-4)}}{2 \cdot 1}
\]
\[
v = \frac{9,6 \pm \sqrt{92,16 + 16}}{2}
\]
\[
v = \frac{9,6 \pm \sqrt{108,16}}{2}
\]
\[
v = \frac{9,6 \pm 10,4}{2}
\]
Tìm hai nghiệm:
\[
v_1 = \frac{9,6 + 10,4}{2} = 10
\]
\[
v_2 = \frac{9,6 - 10,4}{2} = -0,4
\]
Do điều kiện $v > 2$, ta loại nghiệm âm và chọn nghiệm dương:
\[
v = 10
\]
Vậy vận tốc thực của tàu du lịch là 10 km/h.