Для решения задачи давайте обозначим:
- \( S \) — общий путь от Санкт-Петербурга до Москвы.
- Тогда путь от Твери до Москвы будет равен \( \frac{S}{3} \).
- Следовательно, путь от Санкт-Петербурга до Твери составит: \[ S - \frac{S}{3} = \frac{2S}{3}. \]
Поскольку поезд тратит четверть времени на преодоление пути от Твери до Москвы, то время, затраченное на этот участок пути, можно обозначить как \( \frac{T}{4} \), где \( T \) — общее время в пути.
Теперь найдем время в пути от Твери до Москвы:
Используя среднюю скорость 180 км/ч для всего пути, общее время \( T \) можно выразить как: \[ T = \frac{S}{180}. \]
Время от Твери до Москвы: \[ t_{\text{Тверь-Москва}} = \frac{S/3}{180} = \frac{S}{540}. \]
Учитывая, что это время составляет \( \frac{T}{4} \): \[ \frac{T}{4} = \frac{1}{4} \cdot \frac{S}{180} = \frac{S}{720}. \]
Теперь мы можем уравнять два выражения для времени: \[ \frac{S}{540} = \frac{S}{720}. \] Поскольку \( S \neq 0 \), можем сократить \( S \) и решить уравнение: \[ \frac{1}{540} = \frac{1}{720}. \]
Теперь определим скорость на участке от Санкт-Петербурга до Твери. Найдем время, затраченное на этот маршрут: \[ t_{\text{Спб-Тверь}} = T - t_{\text{Тверь-Москва}} = \frac{S}{180} - \frac{S}{540}. \] Для этого сначала преобразуем: \[ t_{\text{Спб-Тверь}} = \frac{S}{180} - \frac{S}{540} = \frac{3S}{540} - \frac{S}{540} = \frac{2S}{540} = \frac{S}{270}. \]
Теперь скорость на участке от Санкт-Петербурга до Твери: \[ v_{\text{Спб-Тверь}} = \frac{дистанция}{время} = \frac{\frac{2S}{3}}{\frac{S}{270}}. \]
Сократим \( S \): \[ v_{\text{Спб-Тверь}} = \frac{\frac{2}{3}}{\frac{1}{270}} = \frac{2 \cdot 270}{3} = 180 \cdot 2 = 360 \text{ км/ч}. \]
Таким образом, скорость движения поезда на участке от Санкт-Петербурга до Твери составляет 360 км/ч.
