Нехай швидкість товарного поїзда становить х км/год, тоді швидкість пасажирського - (х+5) км/год.

Товарний поїзд був у дорозі 16,5 год і за цей час проїхав 16,5х км.
Пасажирський поїзд був у дорозі 15 год і за цей час проїхав 15(х+5) км.

Знаючи, що при цьому пасажирський поїзд проїхав на 21 км більше, складаємо рівняння:
15(х+5) - 16,5х = 21
15х + 75 - 16,5х = 21
15х - 16,5х = 21-75
-1,5х = -54
х = -54 : (-1,5)
х = 36

Відповідь. 36 км/год.