Пусть ( x ) км/ч – первоначальная скорость поезда.
1. Переведем минуты в часы: 18 минут = 18/60 часа = 0.3 часа.
2. Выразим время, которое поезд должен был потратить на путь без задержки:
$$t_1 = \frac{60}{x}$$
где ( t_1 ) – время в часах, ( 60 ) км – расстояние, ( x ) км/ч – первоначальная скорость.
3. Выразим время, которое поезд потратил на путь после задержки, увеличив скорость:
$$t_2 = \frac{60}{x + 10}$$
где ( t_2 ) – время в часах, ( 60 ) км – расстояние, ( x + 10 ) км/ч – увеличенная скорость.
4. Составим уравнение: Поезд наверстал 18 минут (0.3 часа) за счет увеличения скорости. Это означает, что разница между временем, которое он должен был потратить, и временем, которое он потратил, равна 0.3 часа:
$$t_1 - t_2 = 0.3$$
$$\frac{60}{x} - \frac{60}{x + 10} = 0.3$$
5. Решим уравнение:
Умножим обе части уравнения на ( x(x + 10) ), чтобы избавиться от знаменателей:
$$60(x + 10) - 60x = 0.3x(x + 10)$$
$$60x + 600 - 60x = 0.3x^2 + 3x$$
$$0.3x^2 + 3x - 600 = 0$$
Умножим обе части уравнения на 10/3, чтобы упростить коэффициенты:
$$x^2 + 10x - 2000 = 0$$
6. Решим квадратное уравнение:
Воспользуемся формулой для нахождения корней квадратного уравнения ( x = \frac{-b \pm \sqrt{b^2 - 4ac}}{2a} ), где ( a = 1 ), ( b = 10 ), ( c = -2000 ).
$$x = \frac{-10 \pm \sqrt{10^2 - 4 cdot 1 cdot (-2000)}}{2 cdot 1}$$
$$x = \frac{-10 \pm \sqrt{100 + 8000}}{2}$$
$$x = \frac{-10 \pm \sqrt{8100}}{2}$$
$$x = \frac{-10 \pm 90}{2}$$
7. Найдем корни уравнения:
$$x_1 = \frac{-10 + 90}{2} = \frac{80}{2} = 40$$
$$x_2 = \frac{-10 - 90}{2} = \frac{-100}{2} = -50$$
8. Выберем подходящий корень: Так как скорость не может быть отрицательной, то ( x = 40 ) км/ч.
Ответ: 40 км/ч