Для решения этой задачи можно использовать систему уравнений, основанную на формуле расстояния ( S = vt ), где ( S ) - расстояние, ( v ) - скорость, ( t ) - время.
Обозначим скорость пассажирского поезда как ( v_p ), а скорость товарного поезда как ( v_t ). По условию задачи, скорость пассажирского поезда на 20 км/ч больше скорости товарного, то есть ( v_p = v_t + 20 ).
Также известно, что пассажирский поезд проходит расстояние в 120 км на 1 час быстрее, чем товарный поезд. Запишем время, за которое каждый поезд проходит это расстояние. Для товарного поезда время равно ( t_t = \frac{120}{v_t} ), а для пассажирского ( t_p = \frac{120}{v_p} ). Из условия ( t_p = t_t - 1 ).
Подставим выражение для ( v_p ) в формулу времени для пассажирского поезда:
[ t_p = \frac{120}{v_t + 20} ]
Теперь у нас есть уравнение:
[ \frac{120}{v_t + 20} = \frac{120}{v_t} - 1 ]
Перенесем все в одну сторону и приведем к общему знаменателю:
[ \frac{120}{v_t + 20} - \frac{120}{v_t} = -1 ]
[ \frac{120v_t - 120(v_t + 20)}{v_t(v_t + 20)} = -1 ]
[ \frac{120v_t - 120v_t - 2400}{v_t(v_t + 20)} = -1 ]
[ \frac{-2400}{v_t(v_t + 20)} = -1 ]
[ v_t(v_t + 20) = 2400 ]
Решим квадратное уравнение:
[ v_t^2 + 20v_t - 2400 = 0 ]
Разложим на множители:
[ (v_t - 40)(v_t + 60) = 0 ]
Отсюда ( v_t = 40 ) км/ч (так как скорость не может быть отрицательной), и ( v_p = v_t + 20 = 60 ) км/ч.
Итак, скорость товарного поезда равна 40 км/ч, а скорость пассажирского поезда равна 60 км/ч.