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解決しました！
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#高二#理科(物理)#速度の合成
何故、①や②のような式が成り立つのかが分かりません。また、川の流れの速さをv〔m/s〕、流れのない川の水に対する船の速さをV〔m/s〕とする理由も出来れば教えていただきたいです。回答は自分なりにしたものなので、伝わりずらいと思われます。

川の流れの速さをv、静水時の船の速さをVとするのは、変数に置き換えているだけです。
vやVは、xでもyでも構いません。
上るときの船の速さ = V-vになります。これは、川の流れとは逆方向に進むためです。
下るときの船の速さ = V+vになるのは、川の流れと同じ方向に進むためです。

イメージをつきやすくするため、泳いで川を上るのをイメージしてみてください。進みづらくなりますよね。

川の流れの方向は、どこから分かりますか？
また①において、船の速さから川の流れの速さを引くのは、何故ですか？
向きを変えた時、速さが増加し、
6.0〔m/s〕－3.0〔m/s〕＝3.0〔m/s〕が川の流れとはならないのは、方向が関係していますか？
分かりずらくてすみません。

あ、すみません。川上から川下に川が流れるという一般常識を忘れていました…。
それによって、最初の船が川とは逆向きに進んでいるということが分かるのですね。
船が川上に向かうときを正とすると、川の流れが負になるので (+V)+(－v)＝V－v＝3.0〔m/s〕
また、船が川下に向かうときを正とすると、川下に流れる川は正のままなので (+V)+(+v)＝V+v＝6.0〔m/s〕
ということで良かったでしょうか…？

はい、その認識であっています。

ありがとうございます。