Matematik

Logistisk vækst

25. november 2012 af matematikNooben (Slettet) - Niveau: A-niveau

Nogen, som kan hjælpe?

En bestemt population af gærceller antages at vokse logistisk. Hvis N(t) betegner antallet af gærceller pr. cm3 til tiden t (målt i timer), gælder

dN/dt=N(0,54-aN)

Det oplyses, at antallet af gærceller pr. cm3 til tiden 6 timer er 190, samt at væksthastigheden til samme tidspunkt er 73

Bestem konstanten a.
Bestem en forskrift for N(t).
Bestem den øvre grænse for væksten.
Bestem antallet af gærceller pr. cm3 til tiden 0 timer.
Bestem det tidspunkt, hvor populationen har nået 95 % af sin maksimale størrelse.
Bestem det tidspunkt, hvor væksthastigheden er størst.


Brugbart svar (1)

Svar #1
25. november 2012 af mathon

 

 

                          dN/dt  =  N(0,54 - aN)

                          73 = 190•(0,54 - a•190)

                          (73/190) = 0,54 - a•190

                          190a = 0,54 - (73/190)

                          a = ( 0,54 - (73/190) ) / 190 ≈ 0,00082


Brugbart svar (0)

Svar #2
25. november 2012 af peter lind

Indsæt oplysningen om væksthastighede og antal gærceller i formlen. Det giver en ligning til bestemmelse af a. Løs derefter differentialligningen. Det kan gøres med brug af separation af variable eller et CAS værktøj


Brugbart svar (1)

Svar #3
25. november 2012 af mathon

 

                          dN/dt  =  N(0,54 - 0,00082N)

har løsningen
                                         0,54/0,00082          658,581
                             N(t) =   -----------------  =    ----------------
                                           1 + C·e-0,54•t       1 + C·e-0,54•t

 

                                          658,581
                            190 =   ----------------- 
                                        1 + C·e-0,54•6          


                            C = 62,9717


Svar #4
25. november 2012 af matematikNooben (Slettet)

hvordan finder man så den øvre grænse for vækst


Brugbart svar (0)

Svar #5
25. november 2012 af mathon

 

                                                     658,581
                             N(t) =    =    --------------------
                                                1 +
62,97·e-0,54•t

 
    
for t
∞  går nævneren mod  1 + 0 = 1

   hvorfor

                             N(t) har linjen   y = 658,581   som vandret asymptote
 


Svar #6
25. november 2012 af matematikNooben (Slettet)

Hvordan Bestemmer man så antallet af gærceller pr. cm3 til tiden 0 timer??


Brugbart svar (1)

Svar #7
25. november 2012 af peter lind

Find N(0)


Svar #8
25. november 2012 af matematikNooben (Slettet)

N(0)=658,581/1+62,9717*e^-0,54*0

Hvis det er rigtig, hvordan kommer jeg så videre??


Brugbart svar (1)

Svar #9
25. november 2012 af peter lind

Du mangler nogle parenteser. Du får fat i en lommeregner eller lignende og regner det ud


Svar #10
25. november 2012 af matematikNooben (Slettet)

Hvor ska de lige præcis være?


Brugbart svar (1)

Svar #11
25. november 2012 af mathon

 

 

                                                     658,581              658,581
                             N(0)    =    --------------------   =    --------- 10
                                              1 +
62,97·e-0,540        63,97

 
   

 


Brugbart svar (0)

Svar #12
25. november 2012 af mathon

næstsidste spørgsmål
 

                                                    658,581            
                             N(t)    =    --------------------   =   0,95
658,581
                                             1 + 62,97·e-0,54t       


Svar #13
25. november 2012 af matematikNooben (Slettet)

Hvornår når den så 95 % af sin maksimale størrelse


Brugbart svar (1)

Svar #14
25. november 2012 af mathon

 

 

                                                         1             
                                              --------------------   =   0,95

                                             1 + 62,97·e-0,54t       


                                     1 + 62,97·e-0,54t = 1,05263

                                      62,97·e-0,54t = 0,05263

                                      e-0,54t = 0,05263 / 62,97 = 8,3582·10-4

                                      e0,54t = 1196,43

                                      0,54•t = ln(1196,43)

                                      t = ln(1196,43) / 0,54 = 13,1243 timer = 13 tim 7 min 27 sek

                                     

      


Brugbart svar (0)

Svar #15
25. november 2012 af mathon

sidste spørgsmål

generelt

     største vækst
     med
                      dN/dt = N(b - aN)

   kræver
                      d2N/dt2 = dN/dt • (b - aN) + N•(0 - a•dN/dt) = 0

                                    dN/dt • (b - aN - aN) = dN/dt • (b - 2aN) =

                                    N(b - aN) • (b - 2aN) = 0       0<N<(b/a)
                                     positiv

   hvoraf
                                    b - 2aN = 0

                                    N = (1/2)(b/a)

  som indsat i    
                                    b/a
                      N(t) = -------------
                                1 + Ce-b•t

 giver
                                              b/a
                      (1/2)(b/a) = -------------
                                         1 + Ce-b•t


  hvoraf

                     2 = 1 + Ce-b•t

                     Ce-b•t = 1

                     e-b•t  = C-1

                     eb•t  = C

                     b•t = ln(C)

                     t = ln(C) / b

                    

 

opsummering:
                                   b/a
                     N(t) = -------------
                                1 + Ce-b•t

har maksimal vækst
     for
                    t = ln(C) / b
                

 

             
 

                                     


Brugbart svar (0)

Svar #16
25. november 2012 af mathon

specifikt


                                      658,581
                     N(t) = --------------------
                               1 + 62,97e-0,54•t

har maksimal vækst
     for
                    t = ln(62,97) / 0,54 = 7,67159 timer = 7 tim 50 min17,7 sek

 


Brugbart svar (0)

Svar #17
19. november 2014 af charlotte2909 (Slettet)

I svar #14 forstår jeg ikke, hvor 658,58 bliver af, hvordan det bliver til 

                                                    1
                                              --------------------   =   0,95 
                                             1 + 62,97·e-0,54•t  


Brugbart svar (0)

Svar #18
19. november 2014 af mathon

#17                                                    658,581            
                             N(t)    =    --------------------   =   0,95 • 658,581
                                             1 + 62,97·e-0,54t                                       divider med 658,581
på begge sider af
                                             \frac{658,581}{1+62,97\cdot e^{-0,54\cdot t}}=0,95\cdot 658,581


Brugbart svar (0)

Svar #19
19. november 2014 af charlotte2909 (Slettet)

men hvorfor er 

                                                658,581
                             N(t)    =    --------------------              det samme som -->  0,95 • 658,581
                                             1 + 62,97·e-0,54•t     


Brugbart svar (0)

Svar #20
19. november 2014 af mathon

#19

      fordi 658,581 er maksimalværdien
og
      0,95 • 658,581 er 95% af maksimalværdien

samt
                 N(t)=0,95\cdot 658,581

                  \frac{658,581}{1+62,97\cdot e^{-0,54\cdot t}}=0,95\cdot 658,581


Skriv et svar til: Logistisk vækst

Du skal være logget ind, for at skrive et svar til dette spørgsmål. Klik her for at logge ind.
Har du ikke en bruger på Studieportalen.dk? Klik her for at oprette en bruger.