Чтобы найти скорость телеги на второй части пути, обозначим:
- ( S ) — общее расстояние пути.
- ( S_1 = \frac{S}{3} ) — расстояние, пройденное на первой части пути.
- ( S_2 = \frac{2S}{3} ) — расстояние, пройденное на второй части пути.
На первой части пути телега двигалась со скоростью ( V_1 = 5 ) км/ч. Время, затраченное на первую часть пути, можно найти как:
[
t_1 = \frac{S_1}{V_1} = \frac{\frac{S}{3}}{5} = \frac{S}{15}
]
Обозначим скорость на второй части пути как ( V_2 ). Тогда время на второй части пути будет:
[
t_2 = \frac{S_2}{V_2} = \frac{\frac{2S}{3}}{V_2} = \frac{2S}{3V_2}
]
Средняя скорость на всем пути ( V_{\text{ср}} ) определяется как общее расстояние, поделенное на общее время:
[
V_{\text{ср}} = \frac{S}{t_1 + t_2}
]
Так как на второй части пути телега ехала со скоростью в два раза большей средней скорости, то:
[
V2 = 2V{\text{ср}}
]
Подставляем выражения для ( t_1 ) и ( t_2 ) в формулу для средней скорости:
[
V_{\text{ср}} = \frac{S}{\frac{S}{15} + \frac{2S}{3V_2}}
]
Упростим выражение:
[
V_{\text{ср}} = \frac{S}{\frac{S}{15} + \frac{2S}{3V_2}} = \frac{1}{\frac{1}{15} + \frac{2}{3V_2}}
]
Подставим ( V2 = 2V{\text{ср}} ) в уравнение:
[
V{\text{ср}} = \frac{1}{\frac{1}{15} + \frac{1}{3V{\text{ср}}}}
]
Сделаем замену ( x = V_{\text{ср}} ), тогда уравнение примет вид:
[
x = \frac{1}{\frac{1}{15} + \frac{1}{3x}}
]
Решим его:
[
x \left( \frac{1}{15} + \frac{1}{3x} \right) = 1
]
[
\frac{x}{15} + \frac{1}{3} = 1
]
[
\frac{x}{15} = \frac{2}{3}
]
[
x = \frac{2}{3} \times 15 = 10
]
Таким образом, средняя скорость ( V_{\text{ср}} = 10 ) км/ч.
Теперь найдем ( V_2 ):
[
V2 = 2V{\text{ср}} = 2 \times 10 = 20 \text{ км/ч}
]
Итак, скорость телеги на второй части пути составляет 20 км/ч.