Краткий ответ: скорость лодки в стоячей воде — \(\boxed{6\ \text{км/ч}}\).
Пусть \(v\) — скорость лодки в стоячей воде, км/ч. Тогда:
- против течения лодка идёт со скоростью \(v-3\);
- по течению — со скоростью \(v+3\).
Общее время: \[ \frac{9}{v-3}+\frac{3}{v+3} \]
Переведём \(3\) ч \(20\) мин в часы: \[ 3\ \text{ч}\ 20\ \text{мин}=3+\frac{1}{3}=\frac{10}{3}\ \text{ч}. \]
Составляем уравнение: \[ \frac{9}{v-3}+\frac{3}{v+3}=\frac{10}{3}. \]
Умножим на \(3(v-3)(v+3)\): \[ 27(v+3)+9(v-3)=10(v^2-9). \]
Раскрываем скобки: \[ 36v+54=10v^2-90. \]
Получаем: \[ 5v^2-18v-72=0. \]
Дискриминант: \[ D=18^2+4\cdot5\cdot72=1764=42^2. \]
Тогда: \[ v=\frac{18+42}{10}=6. \]
Корень \(-2{,}4\) не подходит, так как скорость положительна.
Проверка: \[ \frac{9}{6-3}=3\ \text{ч},\qquad \frac{3}{6+3}=\frac{1}{3}\ \text{ч}. \] В сумме: \[ 3+\frac{1}{3}=3\ \text{ч}\ 20\ \text{мин}. \]
Значит, ответ верный: \(\boxed{6\ \text{км/ч}}\).
Условие второй задачи про грузовой поезд в тексте обрывается — для её решения нужно прислать продолжение.