Чтобы найти среднюю скорость поезда на всем участке пути, давайте сначала обозначим некоторые переменные.
Пусть длина подъема будет \( L \). Тогда длина спуска будет \( 2L \) (в два раза длиннее).
Теперь найдем время, которое требуется поезду для подъема и спуска.
Время на подъеме: Скорость на подъеме \( v_1 = 30 \) км/ч. Время на подъеме \( t_1 = \frac{L}{v_1} = \frac{L}{30} \) часов.
Время на спуске: Скорость на спуске \( v_2 = 90 \) км/ч. Время на спуске \( t_2 = \frac{2L}{v_2} = \frac{2L}{90} = \frac{L}{45} \) часов.
Теперь подсчитаем общее время в пути:
\[ t_{\text{общее}} = t_1 + t_2 = \frac{L}{30} + \frac{L}{45} \]
Чтобы сложить дроби, найдем общий знаменатель. Наименьшее общее кратное для 30 и 45 будет 90:
\[ t_1 = \frac{L}{30} = \frac{3L}{90}, \quad t_2 = \frac{L}{45} = \frac{2L}{90} \]
Теперь, складываем:
\[ t_{\text{общее}} = \frac{3L}{90} + \frac{2L}{90} = \frac{5L}{90} = \frac{L}{18} \]
Теперь найдем общий путь. Общий путь \( S \) составит:
\[ S = L + 2L = 3L \]
Теперь можем найти среднюю скорость \( v_{\text{ср}} \):
\[ v_{\text{ср}} = \frac{S}{t_{\text{общее}}} = \frac{3L}{\frac{L}{18}} = 3L \times \frac{18}{L} = 54 \text{ км/ч} \]
Таким образом, средняя скорость поезда на всем участке пути составляет 54 км/ч.