Решение:
Задача решается следующим образом:
- Если Миша сел в третий вагон от начала поезда, то перед ним находятся 2 вагона.
- Если Маша села в третий вагон от конца поезда, то за ней находятся 2 вагона.
- Поскольку Миша и Маша оказались в одном вагоне, то этот вагон является одновременно третьим от начала и третьим от конца.
- Общее количество вагонов равно количеству вагонов перед Мишей + вагону, в котором они сидят + количеству вагонов за Машей.
- Таким образом, в поезде \( 2 + 1 + 2 = 5 \) вагонов.
Ответ: 5 вагонов.