Matematik

Differentialligning

06. maj 2010 af jansørensen (Slettet)

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 ? (:


Brugbart svar (0)

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.


Brugbart svar (0)

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.
 


Brugbart svar (0)

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.


Brugbart svar (0)

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.