Matematik
Logistisk vækst - største væksthastighed
Hej
Jeg er blevet stillet denne opgave:
I en model betegner V vægten af en gris til tidspunktet t. I modellen antages det, at V er løsning til differentialligningen:
dV/dt=0,000193*V(139,6-V)
hvor V måles i kg, og t måles i døgn efter at grisen er begyndt at indtage fast føde.
Grisens vægt er 7,3 kg, når den begynder at indtage fast føde.
a) Bestem en forskrift for V.
Her har jeg brugt desolve i TI, og fået at forskriften er:
v=(139,6*1,02731^t)/(1,02731^t+18,1233)
b) Bestem ved hjælp af modellen grisens vægt til det tidspunkt, hvor væksthastigheden er
størst.
Her plejer man vist normalt at se hvad M (den øvre grænse) er i tælleren, dividere med to og derefter finde den x værdi der passer til. Men hvad er M, når der er ^t med i billedet?
Håber i forstår :) Og kan svare rimelig hurtigt.
Svar #1
16. marts 2011 af mathon
V(t) = 139,6/(1+C·e-0,026943·t) gennem (0;7.3)
7,3 = 139,6/(1+C·e-0,026943·0)
7,3 = 139,6/(1+C)
1 + C = 139,6/7,3 = 19,1233
C = 18,1233
dvs
V(t) = 139,6/(1+19,1233·e-0,026943·t)
Svar #2
16. marts 2011 af mathon
d2V/dt2 = 0,000193·(dVdt)·(139,6-V) + 0,000193·V·(-dV/dt)
d2V/dt2 = 0,000193·(139,6-V-V)·(dV/dt)
d2V/dt2 = 0,000193·(139,6-2V)·0,000193·V(139,6-V)
d2V/dt2 = (3,7249·10-8)·V(139,6-V)·(139,6-2V) 0<V<139,6
ekstremum kræver derfor
d2V/dt2 = 0
(139,6-2V) = 0
V = 139,6/2 = 69,8
69,8 = 139,6/(1+19,1233·e-0,026943·t)
1+19,1233·e-0,026943·t = 2
19,1233·e-0,026943·t = 1
e-0,026943·t = 19,1233-1
e0,026943·t = 19,1233
0,026943·t = ln(19,1233)
t = ln(19,1233) / 0,026943 = 109,524 døgn ≈
3 måneder 20 dage
dV/dt er størst ved vægten 69,8 kg,
som opnås 3 måneder 20 dage efter,
at grisen er begyndt at indtage fast føde.
Svar #3
16. marts 2011 af AnetteT (Slettet)
Lige et enkelt spørgsmål: Hvordan kom du frem til -0,026943?
Ellers mange tak for svaret :)
Svar #5
16. marts 2011 af mathon
V(t) = 139,6/(1+19,1233·e-0,000193·139,6·t) = 139,6/(1+19,1233·e-0,026943·t) =
139,6/(1+19,1233·0,973417t)
Svar #7
18. marts 2011 af cag0017 (Slettet)
@Mathon.
I dine besvarelser har du indsat 19.1233 i stedet for 18.1233, dette vil give det forkerte resultat. Men jeg regner bare med at det er en typo (selvom du har gjort det alle stederne).
Svar #8
18. marts 2011 af Andersen11 (Slettet)
#7
I indlæggene ovenfor skelner Mathon mellem 1+C = 19,1233 og C = 18,1233 .
Svar #10
20. marts 2011 af mathon
korrektion i #2 efter vågen fejlfinding i #7
ekstremum kræver derfor
d2V/dt2 = 0
(139,6-2V) = 0
V = 139,6/2 = 69,8
69,8 = 139,6/(1+18,1233·e-0,026943·t)
1+18,1233·e-0,026943·t = 2
18,1233·e-0,026943·t = 1
e-0,026943·t = 18,1233-1
e0,026943·t = 18,1233
0,026943·t = ln(18,1233)
t = ln(18,1233) / 0,026943 = 107,531 døgn ≈
3 måneder 14 dage
dV/dt er størst ved vægten 69,8 kg,
som opnås 3 måneder 14 dage efter,
at grisen er begyndt at indtage fast føde.
Svar #11
11. april 2011 af Trineeee (Slettet)
Jeg sidder lige og bikser med samme opgave..
Jeg har differentieret differentialligningen til
V''(t)= 0,026943-0,000386t.
Herefter har jeg fundet differentialligningens toppunkt ved at sige V''(t)=0
Her har jeg fået t-værdien til 69,08..
Såvidt jeg kan se mig ud af det, vil det sige at grisen tager mest på efter ca. 70 dage? , hvor grisen på dette tidspunkt kommer til at veje ca. 37 kg.
Svar #12
11. april 2011 af Andersen11 (Slettet)
#11
Du kan jo så tjekke dine beregninger med løsningen i #10 .
Svar #13
11. april 2011 af Trineeee (Slettet)
Ja, men jeg synes netop ikke mit stemmer overens med Mathons, og synes mit gav meget god mening.
(?)
Svar #14
02. maj 2011 af hjælp, tak :) (Slettet)
Hej Mathon :)
Kunne du forklare lidt mereom hvordan du finder svaret i opg b? Er det generelt at den største værksthastighed for en sådan model findes ved af d2V/dt2 = 0? Og hvorfor ganger du med dv/dt?'
Mvh
Svar #15
02. maj 2011 af mathon
eller med
a = 0,000193 og M = 139,6
skrevet
dV/dt = a·V·(M-V) >0 da
0 < V < M
d2V/dt2 = a·(dV/dt)·(M-V) + a·V·(-(dV/dt)) = a·(dV/dt)·(M-2V)
hvor
a·(dV/dt) > 0 da a>0
maksimal væksthastighed
kræver således
d2V/dt2 = 0 = a·(dV/dt)·(M-2V)
hvoraf
M-2V = 0
V = M/2
dvs
V = 139,6/2 = 69,8
Svar #17
10. januar 2013 af MrEr (Slettet)
Er her en, der kan fortælle mig, hvordan dy/dt=0.000193·V(136.9-V) , differentieret giver:
d2V/dt2 = 0,000193·(dVdt)·(139,6-V) + 0,000193·V·(-dV/dt)
???
Svar #18
10. januar 2013 af Andersen11 (Slettet)
#17
Det følger af reglen for differentiation af et produkt
(f(x) · g(x))' = f '(x)·g(x) + f(x)·g'(x)
dV/dt = 0,000193·V(136,9-V) ⇒
d2V/dt2 = (0,000193·V)'·(136,9-V) + 0,000193·V·(136,9-V)'
= 0,000193·V'·(136,9-V) + 0,000193·V·(-V')
Svar #19
10. januar 2013 af MrEr (Slettet)
Aha.. Det kan jeg godt se! .. Et sidste spørgsmål, hvordan bliver det til d2V/dt2 ?
Svar #20
11. januar 2013 af Andersen11 (Slettet)
#19
Man differentierer dV/dt = V' . Sådan skrives den 2. afledede d2V/dt2 = V'' .