8. एक तेज ट्रेन 600 कि० मी० की यात्रा के लिए धीमी ट्रेन से 3 घंटे कम समय लेती है। यदि धीमी ट्रेन की गति, तेज ट्रेन की गति से 10 कि० मी०/घंटा कम है, तो दोनों ट्रेनों की गति हैं, क्रमशः
(A) 50 कि० मी०/घंटा और 40 कि० मी०/घंटा
(B) 30 कि० मी०/घंटा और 20 कि० मी०/घंटा
(C) 40 कि० मी०/घंटा और 30 कि० मी०/घंटा
(D) उपर्युक्त में से एक से अधिक
(E) उपर्युक्त में से कोई नहीं
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उत्तर : (A) 50 कि० मी०/घंटा और 40 कि० मी०/घंटा
माना धीमी ट्रेन की गति $s$ कि० मी०/घंटा है।
तो तेज ट्रेन की गति $(s+10)$ कि० मी०/घंटा होगी।
दूरी = 600 कि० मी०।
समय = दूरी / गति
धीमी ट्रेन द्वारा लिया गया समय = $\frac{600}{s}$
तेज ट्रेन द्वारा लिया गया समय = $\frac{600}{s+10}$
प्रश्नानुसार, धीमी ट्रेन का समय – तेज ट्रेन का समय = 3 घंटे
$\frac{600}{s} – \frac{600}{s+10} = 3$
$600 (\frac{1}{s} – \frac{1}{s+10}) = 3$
$600 (\frac{s+10 – s}{s(s+10)}) = 3$
$600 (\frac{10}{s^2 + 10s}) = 3$
$\frac{6000}{s^2 + 10s} = 3$
$6000 = 3(s^2 + 10s)$
$2000 = s^2 + 10s$
$s^2 + 10s – 2000 = 0$
गुणनखंड करने पर:
$s^2 + 50s – 40s – 2000 = 0$
$s(s+50) – 40(s+50) = 0$
$(s-40)(s+50) = 0$
चूँकि गति ऋणात्मक नहीं हो सकती, $s = 40$ कि० मी०/घंटा (धीमी ट्रेन की गति)।
तेज ट्रेन की गति = $s + 10 = 40 + 10 = 50$ कि० मी०/घंटा।
अतः गतियाँ क्रमशः 50 कि० मी०/घंटा और 40 कि० मी०/घंटा हैं। सही उत्तर (A) है।
माना धीमी ट्रेन की गति $s$ कि० मी०/घंटा है।
तो तेज ट्रेन की गति $(s+10)$ कि० मी०/घंटा होगी।
दूरी = 600 कि० मी०।
समय = दूरी / गति
धीमी ट्रेन द्वारा लिया गया समय = $\frac{600}{s}$
तेज ट्रेन द्वारा लिया गया समय = $\frac{600}{s+10}$
प्रश्नानुसार, धीमी ट्रेन का समय – तेज ट्रेन का समय = 3 घंटे
$\frac{600}{s} – \frac{600}{s+10} = 3$
$600 (\frac{1}{s} – \frac{1}{s+10}) = 3$
$600 (\frac{s+10 – s}{s(s+10)}) = 3$
$600 (\frac{10}{s^2 + 10s}) = 3$
$\frac{6000}{s^2 + 10s} = 3$
$6000 = 3(s^2 + 10s)$
$2000 = s^2 + 10s$
$s^2 + 10s – 2000 = 0$
गुणनखंड करने पर:
$s^2 + 50s – 40s – 2000 = 0$
$s(s+50) – 40(s+50) = 0$
$(s-40)(s+50) = 0$
चूँकि गति ऋणात्मक नहीं हो सकती, $s = 40$ कि० मी०/घंटा (धीमी ट्रेन की गति)।
तेज ट्रेन की गति = $s + 10 = 40 + 10 = 50$ कि० मी०/घंटा।
अतः गतियाँ क्रमशः 50 कि० मी०/घंटा और 40 कि० मी०/घंटा हैं। सही उत्तर (A) है।
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