Matematik

Hjælp til differentialligninger

14. maj 2018 af cupcakecake - Niveau: B-niveau

Hej! Jeg har brug for hjælp til opg. d, e og f. Og så vil jeg også gerne lige høre om jeg har lavet opg.a, b og c rigtig.

PS. bruger nspire.

Opgaven lyder: 

Når man indtager føde, der er forgiftet med bly, bliver noget af dette deponeret i knoglerne, hvorfra det langsomt udskilles igen af organismen. Udskillelseshastigheden er proportional med den samlede mængde blyindhold, man har i kroppen. 
Lad B(t) betegne det samlede blyindhold i en given person: Hvis vi antager, at der ikke længere indtages bly, så opfylder B(t) altså differentialligningen
B '(t)=k*B(t), hvor t er tiden målt i døgn fra det tidspunkt, hvor indtaget af bly stoppede. 

a) Bestem proportionalitetskonstanten k, når det oplyses, at halveringstiden for blyindholdet i levende organismer er 3000 døgn. 
Her har jeg fået svaret k= 0,000231 ved at bruge solve for k  solve(ln(2)/k=3000,k))=0,000231

b) Bestem en regneforskrift for blyindholdet i en person, der ikke længere indtager bly, og som til tidspunktet t=0 indeholder 80 mg bly. 
Her har jeg brugt deSolve og fået forskriften til b=80*e^k*t   =  80*e^0.000231*t

c) Hvor længe varer det, før blyindholdet er nede på 13 mg? 
Her har jeg så solvet for t:  solve(13=b(t),t)=-7866,14. Det er så nu jeg bliver forvirret over at t er i minus og at det er så stort et tal, så er mega meget i tvivl om denne??!!

Det viser sig, at i det miljø, den pågældende person lever i, er det umuligt at undgå at indtage bly. 
Hvert døgn deponeres 0,020 mg bly fra kosten i knoglerne. 
d) Opstil den nye differentialligning, som B(t) må opfylde.

e) Løs den differentialligning, du har opstillet i d) med samme begyndelsesbetingelse som i b)

f) Bestem grænseværdien af  B(t), når t→∞, og giv en fortolkning af dette resultat 

På forhånd tak for hjælpen! :) 


Brugbart svar (0)

Svar #1
14. maj 2018 af peter lind

a) B'(t)=-k*B(t) hvilket påvirker b) og c)

d) B'(t) = -k*B(t)+0,020*t


Svar #2
14. maj 2018 af cupcakecake

#1

a) B'(t)=-k*B(t) hvilket påvirker b) og c)

d) B'(t) = -k*B(t)+0,020*t

a) hvorfor skal fortegnet rettes til at være minus, når den står som positiv i opgaven?

b) Tak! 
 


Brugbart svar (1)

Svar #3
14. maj 2018 af peter lind

B(t) aftager så B'(t) er negativ. Du kan godt sætte minustegnet som en del af k; men så skal du gøre det konsekvent og i de følgende spørgsmål bruger du at k > 0


Brugbart svar (1)

Svar #4
14. maj 2018 af AMelev

#0

Her har jeg fået svaret k= 0,000231 ved at bruge solve for k  solve(ln(2)/k=3000,k))=0,000231

Er det ikke fordoblingskonstanten, du benytter her, i stedet for halveringskonstanten, som er 3000? Hvis du bruger halveringskonstanten, får du k = −0.000231.
Fif: tast k:=right(solve(... ),k), så har du løsningen for k til videre brug.


Svar #5
14. maj 2018 af cupcakecake

Tak for hjælpen! men er så stadig i tvivl om hvordan jeg løser opg e) 


Brugbart svar (0)

Svar #6
14. maj 2018 af peter lind

Brug et CAS værktøj, hvis det er tilladt ellers brug panserformlen


Svar #7
14. maj 2018 af cupcakecake

Det er bare fordi, når jeg sætter det ind i nspire, kommer der en kæmpe brøk, så er ikke sikker på min deSolve er rigtig... 

deSolve(b'=−k*b+0.02*t and b(0)=80,t,b)

resultatet jeg får er 

b=((0.02*((k*t-1)*?^(k*t)+4000.*(k^(2)+0.00025))*?^(−k*t))/(k^(2)))


Brugbart svar (1)

Svar #8
14. maj 2018 af AMelev

Proportionalitetskonstanten k kender du jo fra a).


Svar #9
14. maj 2018 af cupcakecake

Når ja! men det bliver stadig et underligt resultat.. skriver jeg noget forkert i deSolve?

deSolve(b'=−2.31?−4*b+0.02*t and b(0)=80,t,b) ? b=86.5801*(0.999769)^(t)*((t-4329.)*(1.00023)^(t)+4329.93)


Brugbart svar (0)

Svar #10
14. maj 2018 af AMelev

#1

d) B'(t) = -k*B(t)+0,020*t

Hvordan kommer den frem? Skal den deponerede blymængde på 0.020t ikke også udskilles iflg. oplysningerne nedenfor?
Jeg synes, jeg mangler oplysninger. 
Hvor stor en del af den indtagne blymængde deponeres i knoglerne? Hvad er blymængden i kroppen?
Er det bare mig, der læser opgavem forkert?

#0
Når man indtager føde, der er forgiftet med bly, bliver noget af dette deponeret i knoglerne, hvorfra det langsomt udskilles igen af organismen. Udskillelseshastigheden er proportional med den samlede mængde blyindhold, man har i kroppen. 
Lad B(t) betegne det samlede blyindhold i en given person: Hvis vi antager, at der ikke længere indtages bly, så opfylder B(t) altså differentialligningen
B '(t)=k*B(t), hvor t er tiden målt i døgn fra det tidspunkt, hvor indtaget af bly stoppede. 

Det viser sig, at i det miljø, den pågældende person lever i, er det umuligt at undgå at indtage bly. 
Hvert døgn deponeres 0,020 mg bly fra kosten i knoglerne
Hvor meget er så indtaget?


Brugbart svar (0)

Svar #11
14. maj 2018 af peter lind

#9 Den må kunne reduceres noget. Generelt er løsningen af formen c*e-k*t + at+b hvor konstanterne er afhængig af begyndesesbetngelserne, k  og de 0,02.

#10  Jeg kan ikke se nogen uklarhed. Hver døgn får kroppen  tilført 0,02 mg bly Desuden udskilles der også hver døgn noget bly. Denne udskildelse er proportional med med den mængde bly der er i kroppen til den den tid. Det giver så differentialligningen i #1

Der er indtaget 0,02mg*t  fra tidspunktet 0, tiden målt i døgn, men  det spørges der jo ikke om.


Brugbart svar (0)

Svar #12
15. maj 2018 af AMelev

#11

#10  Jeg kan ikke se nogen uklarhed. Hver døgn får kroppen  tilført 0,02 mg bly Desuden udskilles der også hver døgn noget bly.

Ja, hvis man antager, at den indtagne mængde bly er den samme som den deponerede mængde, men der står i teksten, at det kun er noget af det indtagne, der deponeres - eller hvis man antager, at B(t) er blyindholdet i knoglerne, men der står, at B(t) angiver hele kroppens indhold.


Brugbart svar (0)

Svar #13
15. maj 2018 af peter lind

der står "Hvert døgn deponeres 0,020 mg bly fra kosten i knoglerne."  ikke noget med at det er den indtagne mængde


Brugbart svar (0)

Svar #14
15. maj 2018 af AMelev

Nej, og det er der, kæden springer af, for der står også "Lad B(t) betegne det samlede blyindhold i en given person", så B(t) må vel forøges med den indtagne mængde - ikke kun de 0.020 mg.


Brugbart svar (0)

Svar #15
15. maj 2018 af peter lind

Den øvrige del deponeres jo ikke. Den udskildes med afføringen


Brugbart svar (0)

Svar #16
15. maj 2018 af AMelev

Iflg. http://mst.dk/media/92412/Bly%20i%20jord%20dec2002.pdf og https://www.sundhed.dk/sundhedsfaglig/laegehaandbogen/arbejdsmedicin/bilag/gruppe-3--helbredsovervaagning-i-forhold-til-eksponering/blyeksponerede-bilag/ deponeres noget også andre steder. 

Uoptaget bly udskilles med afføringen, mens optaget bly i knogler, blod eller organer hovedsaligt udskilles med urinen, men uanset vejen er der vel tale om en udskillelse, og udskillelseshastigheden er knyttet til hele kroppens blyindhold - ikke kun knoglernes: "Udskillelseshastigheden er proportional med den samlede mængde blyindhold, man har i kroppen." 

Opgaven havde været fin, hvis den havde holdt sig til knoglerne - eller til kroppen, men med begge dele blandet sammen fremstår den med de givne oplysninger som uløselig - i hvert fald for mig.


Skriv et svar til: Hjælp til differentialligninger

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.