Matematik

Differentialligninger - HJÆLP

21. maj 2008 af Christiane.k (Slettet)
Hej.
Jeg synes differentialligninger er et svært kapitel i min "matematiske uddannelse". Jeg forsøger ihærdigt at arbejde med det her op til årsprøver, sommer mm., for at få det på plads inden 3.g.
Jeg har fundet nogle forskellige opgaver, og har her seks som jeg vil mene er af lidt forskellig karakter. Er der nogen, som kan løse dem for mig, så kan jeg nemlig selv gå videre med flere i samme stil, og forstå det derudfra. Det ville virkelig hjælpe mig et rigtig godt stykke på vej, hvis i ville fortælle/forklare mig hvordan, hvorfor man løser dem. Og om ikke andet, hvis i ikke har lyst, så give mig et hint...

Her kommer de (nogle af dem har nogle lange forklaringer, men jeg håber i gider læse dem, da jeg har masser af øvrige opgaver i samme stil..) :

1) Bestem til differentialligningen y'=5y den løsning, hvis graf går gennem punktet P(0,4).

2) Når et varmt metalstykke anbringes i kolde omgivelser, afkøles det. I det følgende antages det, at omgivelsernes temperatur er konstant. Metalstykkets temperatur y, målt i grader celcius, er en funktion af tiden t, målt i sekunder. Under passende forudsætninger sker afkølingen på en sådan måde, at den hastighed, hvormed metalstykkets temperatur aftager, er proportional med forskellen mellem metalstykkets temperatur y og omgivelsernes temperatur y0. Proportionalitetsfaktoren k afhænger af metalstykkets art.
Opskriv en diff.ligning, der beskriver, hvorledes metalstykkets temperatur ændrer sig under afkøling.

3) I en model for rygtespredning inden for en gruppe på 500 personer er antallet af personer y, der har hørt et bestemt rygte, en funktion af tiden t. Det gælder, at den hastighed, hvormed y vokser, er proportional med produktet y og det antal personer, der ikke har hørt rygtet. Proportionalitetsfaktoren er 0,0014, når tiden t måles i døgn.
Opstil en differentialligning, som y må opfylde.

4) En tragt, indeholder væske. Væskehøjden i tragten er 25 cm. På et tidspunkt åbnes for en ventil i bunden af tragten, hvorved væsken løber ud. Under udløbet er den hastighed, hvormed væskehøjden h, målt i cm., ændrer sig fastlagt ved differentialligningen dh/dt=-20*h^(-3/2), hvor t er tiden, målt i sekunder efter ventilens åbning.

Gør rede for at h(t)=(-50t+3125)^(2/5) er en løsning til denne differentialligning.

Så skal man vel differentiere denne (h(t)), nogle der kan vise mig hvordan jeg gør dette?

5) En funktion f med definitionsmængde R er løsning til differentialligningen dy/dx=y*(x^2-9), y>0, og grafen for f går gennem punktet P(2,2).
a) bestem en ligning for tangenten til grafen for f i punktet P.
b) BEstem monotoniforholdene for f.

Denne kan jeg rent faktisk godt finde ud af - så hellere hjælp mig med de andre :D

6)Bestem til differentialligningen dy/dx-3y=e^x den løsning, hvis graf i punktet P(1,f(1)) har en tangent der er parallel linien med ligning y=x-5.

Da det ikke er noget jeg skal aflevere, gå til tavlen med mm., så håber jeg virkelig at jeg kan få noget hjælp. Det ville virkelig være til stor stor hjælp for mig. Og jeg vil virkelig sætte pris på hvis du gider.

MVH. Christiane K.

Brugbart svar (4)

Svar #1
21. maj 2008 af susna (Slettet)

1) Bestem til differentialligningen y'=5y den løsning, hvis graf går gennem punktet P(0,4).

først samler man alle x på den ene side og alle y'er på den anden

dy/dx=5y <=>
dy/y=5dx <=>

tag stamfunktionen på begge sider

ln(y)=5x +k

indsæt det givne punkt for at finde k
ln(4)=k

altså for vi løsningen

ln(y)=5x+ln(4) <=>

y= exp(5x+ln(4)) = 4exp(5x)


Brugbart svar (0)

Svar #2
21. maj 2008 af susna (Slettet)

2) Når et varmt metalstykke anbringes i kolde omgivelser, afkøles det. I det følgende antages det, at omgivelsernes temperatur er konstant. Metalstykkets temperatur y, målt i grader celcius, er en funktion af tiden t, målt i sekunder. Under passende forudsætninger sker afkølingen på en sådan måde, at den hastighed, hvormed metalstykkets temperatur aftager, er proportional med forskellen mellem metalstykkets temperatur y og omgivelsernes temperatur y0. Proportionalitetsfaktoren k afhænger af metalstykkets art.
Opskriv en diff.ligning, der beskriver, hvorledes metalstykkets temperatur ændrer sig under afkøling.


dy/dt=k(y-y0)

Brugbart svar (1)

Svar #3
21. maj 2008 af susna (Slettet)

3) I en model for rygtespredning inden for en gruppe på 500 personer er antallet af personer y, der har hørt et bestemt rygte, en funktion af tiden t. Det gælder, at den hastighed, hvormed y vokser, er proportional med produktet y og det antal personer, der ikke har hørt rygtet. Proportionalitetsfaktoren er 0,0014, når tiden t måles i døgn.
Opstil en differentialligning, som y må opfylde.

y=antal af personer, som har hørt rygtet
dy/dt= hastighed hvormed y vokser
(500 -y)=antallet af personer, som ikke har hørt rygtet

dy/dt=0.0014y(500-y)

Brugbart svar (0)

Svar #4
21. maj 2008 af susna (Slettet)

4) En tragt, indeholder væske. Væskehøjden i tragten er 25 cm. På et tidspunkt åbnes for en ventil i bunden af tragten, hvorved væsken løber ud. Under udløbet er den hastighed, hvormed væskehøjden h, målt i cm., ændrer sig fastlagt ved differentialligningen dh/dt=-20*h^(-3/2), hvor t er tiden, målt i sekunder efter ventilens åbning.

Gør rede for at h(t)=(-50t+3125)^(2/5) er en løsning til denne differentialligning.

Så skal man vel differentiere denne (h(t)), nogle der kan vise mig hvordan jeg gør dette?

h(t)=(-50t+3125)^(2/5)

h(t) er en sammensat funtion
den indre: g(t)= (-50t+3125) => g'(t)= -50
den ydre: f(x)= x^(2/5) => f'(x)= 2/5x^(-3/5)

dvs

h'(t)= g'(t)f'(g(t))= -50(2/5(-50t+3125)^(-3/5)=-20(-50t+3125)^(-3/5)
det var venstre side af difflign.
Nu til højre
-20h(t)^(-3/2)=-20((-50t+3125)^(2/5))^(-3/2)= -20(-50t+3125)^(-3/5) QED

Svar #5
21. maj 2008 af Christiane.k (Slettet)

Hej Susna..
Tusind rigtig mange gange tak.
Jeg tror dog ikke helt jeg forstår opg. 1. Hvad mener du med stamfunktionen tages på begge sider? Og hvad betyder exp (kan godt være det er mig der er dum.. :)

Opgave 5 kan jeg godt selv finde ud af, nogen der kan hjælpe mig med opg. 6?

Hilsen Christiane.

Brugbart svar (0)

Svar #6
22. maj 2008 af susna (Slettet)

Jeg tror dog ikke helt jeg forstår opg. 1. Hvad mener du med stamfunktionen tages på begge sider? Og hvad betyder exp

måske kalder du stamfunktion for at tage integralet, f.eks
f'(x)=x =>
f(x)=(1/2)x^2+k

exp er exponentialfunktionen: f(x)=exp(x)=e^x

Brugbart svar (1)

Svar #7
22. maj 2008 af susna (Slettet)

6)Bestem til differentialligningen dy/dx-3y=e^x den løsning, hvis graf i punktet P(1,f(1)) har en tangent der er parallel linien med ligning y=x-5.

dy/dx-3y=e^x <=>

dy=e^xdx+3ydx

er en differentialligning af typen

dy=h(x)dx+g(x)ydx

med løsning:

y=e^G(x)int(ê^(-G(x))h(x)dx), hvor G(x)=int(g(x)dx)

i din opgave er

h(x)=e^(x) og g(x)=3 => G(x)=3x+k

prøv at se, om du selv kan fortsætte herfra, ellers sig til, så skal jeg guide dig videre.

Brugbart svar (0)

Svar #8
22. maj 2008 af mathon

6)
se
http://peecee.dk/upload/view/115342

Brugbart svar (0)

Svar #9
22. maj 2008 af mathon

jeg prøver igen under et andet filnavn, som forhåbentlig
systemaccepteres:
se
http://peecee.dk/upload/view/115343

Skriv et svar til: Differentialligninger - HJÆLP

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.