Matematik

Bestem det tidspunkt t0, hvor antallet af influenzaramte vokser hurtigst.

30. april 2010 af XiphiasFO (Slettet) - Niveau: A-niveau

I en model for antallet af influenzaramte personer i en by på 50000 indbyggere antages at den funktion I(t) der angiver antallet af influenzaramte til tidspunktet t (målt i uger), er bestemt ved :

I(t)=10000/(1+99e^(-2t))

Gør rede for at funktionen I opfylder differentialligningen :

I'(t) = dI/dt =0,0002-4*I*(10000-I)

Bestem det tidspunkt t0, hvor antallet af influenzaramte vokser hurtigst.

Jeg har regnet de 2 første opgaver, men mangler den sidste.

Hvordan finder jeg hvor vækstraten er størst? SKal jeg finde toppunktet på I'(t)? Og hvordan skal det fundne punkt fortolkes?

I'(t) =0,0002*I*(10000-I) = -0,0002I2+2I

jeg har prøvet at finde toppunktet på I'(t), som er (5000,5000), men en tid på 5000 uger lyder sindsygt offchart. Jeg kan bare ikke få et overblik af hvilke funktioner/grafer jeg skal regne ud fra.

Eller skall jeg bruge I'' ?

I''(t) = -0,0004I+2  <=> 0,0004I = 2 <=> I = 5000


Brugbart svar (1)

Svar #1
30. april 2010 af Andersen11 (Slettet)

#0 - Da du skal finde maksimum for I'(t), er det nulpunkter for I''(t) du skal kigge på. Den sidste fremgangsmåde er korrekt.


Svar #2
30. april 2010 af XiphiasFO (Slettet)

skal jeg så indsætte I = 5000 ind in I(t) og isolere t?

5000 = 10000 / (1+99e-2t)

<=>  5000 + 495000e-2t =10000

<=> 495000e-2t = 5000

<=> e-2t = 5000 / 495000 = 0,0101...

<=> -2t = ln(0,0101....)

t = ln(0,0101...) / -2 = 2,2976?

er dette så korrekt?

2,2976 uger ser lidt mere fornuftigt ud i mine øjne end 5000 uger


Brugbart svar (1)

Svar #3
30. april 2010 af Andersen11 (Slettet)

#2 - Ja, det ser rigtigt ud.


Brugbart svar (0)

Svar #4
01. maj 2010 af AMelev

Det er ikke l''(t), du finder - så skulle du anvende differentierationsreglen for en sammensat funktion.
l''(t) = (-0,0002(I(t))2+2I(t))' = (-0.0004l(t) +2)*l'(t) , hvor du så indsætter dit udtryk for l' fra differentialligningen
Det er ikke den letteste metode, men den fungerer også.

Det, du finder, er l''(l), idet, du differentierer l' mht. l. Derfor er det netop rigtigt, at du efterfølgende løser mht. t for at bestemme tidpunktet.
l' ER et 2.gradspolynomium i l, så den første metode, du anvendte er fin, bare du bider dig fast i, at din variabel ikke  er t, men l.

Alternativt kunne du differentiere l(t) 2 gange ud fra forskriften for l(t), da du jo har fået den opgivet, og så løse direkte l''(t) = 0. Det er nok det nemmeste og giver også det resultat, du har fået.


Brugbart svar (0)

Svar #5
01. maj 2010 af Andersen11 (Slettet)

#4 - Det, der blev brugt i #0 var sådan set korrekt. Opgavestilleren var bare lidt hurtig i at nå frem til at løse ligningen I''(t) = 0.

Af udtrykket

I'(t) =0,0002*I*(10000-I) = -0,0002I2+2I , fås jo

I''(t) = dI'/dI·dI/dt = (-0.0004I+2)·I'(t) , så I''(t) = 0 ⇒ I'(t) = 0 eller 0,0004I = 2 ⇒ I' = 0 eller I = 5000


Brugbart svar (0)

Svar #6
02. maj 2010 af AMelev

Ja, det, der blev brugt var korrekt, men det, der stod, var ikke.
Forskriften som står i #0 
 I''(t) = -0,0004I+2 , er ikke korrekt - der mangler netop faktoren l'(t) , når den uafhængige variabel er t.
Nulpunkterne for ovenstående forskrift for l''(t) ville ikke være de rigtige - de blev heller ikke brugt, men den forkerte forskrift efterlader et missing link i argumentationen.


Svar #7
02. maj 2010 af XiphiasFO (Slettet)

ok nu blev det indviklet. :P


Skriv et svar til: Bestem det tidspunkt t0, hvor antallet af influenzaramte vokser hurtigst.

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.