Пусть скорость первого поезда равна \(v_1\) км/ч, а скорость второго поезда равна \(v_2\) км/ч.
Расстояние между станциями равно 240 км.
Время, которое первый поезд тратит на путь: \(t_1 = \frac{240}{v_1}\)
Время, которое второй поезд тратит на путь: \(t_2 = \frac{240}{v_2}\)
Из условия задачи известно, что первый поезд прибыл на 1 час раньше второго:
\(t_2 - t_1 = 1\) или \(\frac{240}{v_2} - \frac{240}{v_1} = 1\) (1)
Также, второй поезд за 2 часа проходит на 40 км больше, чем первый за 1 час:
\(2v_2 = v_1 + 40\) или \(v_1 = 2v_2 - 40\) (2)
Подставим (2) в (1):
\(\frac{240}{v_2} - \frac{240}{2v_2 - 40} = 1\)
Умножим обе части на \(v_2(2v_2-40)\):
\(240(2v_2-40) - 240v_2 = v_2(2v_2-40)\)
\(480v_2 - 9600 - 240v_2 = 2v_2^2 - 40v_2\)
\(2v_2^2 - 280v_2 + 9600 = 0\)
Разделим на 2:
\(v_2^2 - 140v_2 + 4800 = 0\)
Решим квадратное уравнение:
\(D = 140^2 - 4 * 4800 = 19600 - 19200 = 400\)
\(v_2 = \frac{140 \pm \sqrt{400}}{2} = \frac{140 \pm 20}{2}\)
\(v_{2_1} = 80, v_{2_2} = 60\)
Если \(v_2 = 80\), то \(v_1 = 2*80 - 40 = 120\).
Если \(v_2 = 60\), то \(v_1 = 2*60 - 40 = 80\).
Проверим первый вариант: \(\frac{240}{80} - \frac{240}{120} = 3-2=1\) - подходит
Проверим второй вариант: \(\frac{240}{60} - \frac{240}{80} = 4-3=1\) - подходит.
Изначально, при условии, что первый поезд быстрее, остается один вариант с \(v_1=120\) и \(v_2=80\).
Скорость первого поезда 120 км/ч, скорость второго поезда 80 км/ч.