Поезд догонит мальчика, когда пройденные ими пути сравняются. Для мальчика это
s = v_мальчик * t
Для поезда
s = a / 2 * t^2
Следовательно,
v_мальчик * t = a / 2 * t^2
v_мальчик = a / 2 * t
t = v_мальчик / a * 2
t -- это время, через которое поезд догонит мальчика. Скорость поезда в этот момент будет равна
v_поезд = a * t = a * v_мальчик / a * 2 = v_мальчик * 2 = 4 м/с