Matematik
Differentialligning
Temperaturen T af en klump jern aftager med en fart på 0,11 gange forskellen mellem dens øjeblikkelige temperatur og stuetemperauren på 20grader. Opstil en differentialligning for T som funktion af tiden målt i minutter og løs den når jernklumpen til t = 0 er 102grader og til t = 4 er 73grader
Nogen der vil hjælpe ? (:
Svar #1
06. maj 2010 af Andersen11 (Slettet)
Opgaven siger ligeud, med tiden t målt i minutter
dT/dt = -0,11·(T-20C)
Vi kan løse ligningen ved separation af de variable:
dT/(T-20C) = -0,11·dt , eller
d(T-20C)/(T-20C) = -0,11·dt
ln(T-20C) = -0,11t + c
T-20C = k·e-0,11t , og dermed
T = 20C + k·e-0,11t
Brug oplysningen for t = 0 til bestemmelse af konstanten k.
Svar #2
06. maj 2010 af AMelev
Ved anvendelse af dit CAS-værktøj
TE = temperaturen/ºC?
t = tid efter start/?
I fx TII og TI89, er der ikke forskel på T og t , så hvis du benytter de værktøjer skal du passe på med navngivningen i værktøjet, og så må du "oversætte tilbage" i svaret
Farten er væksthastigheden dTE/dt (uden fortegn), så dTE/dt =- 0.11(T-20) (da temperaturen aftager er væksthastigheden negativ).
Sidste del af spørgsmålet
Løs differentialligningen med den givne randbetingelse - der er 2 forskellige løsninger i de 2 situationer.
Svar #3
07. maj 2010 af Andersen11 (Slettet)
Inden for den nøjagtighed, hvormed disse formler må antages at gælde, eller hvormed oplysninger er givet, er de to oplysninger faktisk oplysninger for den samme løsning.
Den første oplysning, at T = 102C til t = 0 , giver k = 102C - 20C = 82C .
Den anden oplysning, at T = 73C til t = 4, giver k = (73C-20C)·e0,11·4 = 82,29C, som jo afrundet til hel grad C er den samme k som for første oplysning.
Svar #4
08. maj 2010 af AMelev
OK, men så er den ene i oplysning i bedste fald overflødig - i værste misvisende.
Ét randpunkt til entydig løsning af 1.ordens differentialligninger!
Hvis en anden opysning bringes ind i billedet, bør den anvendes med et eller andet formål, fx vurdering af modellens anvendelighed, men det fremgik ikke, at det var formålet.
Det holder ikke at opstille 2 ligninger med 1 ubekendt, hvor løsningerne til den første nogenlunde er den samme som løsningen til den sidste. Matematisk set, er det to forskellige løsninger.
Skriv et svar til: Differentialligning
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.
