細菌の培養は 1500 個の細胞から始まり、k = 0.09 h⁻¹ として dN/dt = k·N に従って増殖します。13 h 後の細胞数 N を求めなさい。
解答つき微分方程式ワークシート
1.やさしい
N0 = 1500k = 0.09 h⁻¹t = 13 h
N =
2.やさしい
放射性トレーサーの半減期は 29 日です。試料には最初 40 mg 含まれています。崩壊は dm/dt = −k·m に従います。113 日後に残っている量 m を求めなさい。
m0 = 40 mgt½ = 29 dt = 113 d
m = mg
3.ふつう
85 °C のコーヒーを 24 °C の部屋に置いておきます。 22 分後の温度は 37 °C です。 温度はニュートンの冷却法則 dT/dt = −k·(T − Tₐ) に従います。 定数 k を min⁻¹ で求めなさい。
T0 = 85 °CTa = 24 °CT(22) = 37 °C
k = min⁻¹
4.ふつう
y(0) = 5、y′(0) = -2 として y″ + 4y′ + 4y = 0 を解きなさい。y(1.5) を求めなさい。
y″ + 4y′ + 4y = 0y(0) = 5y′(0) = -2
y(1.5) =
5.むずかしい
系が t ≥ 0 で y″ + 2y′ + 10y = 10 に従い、静止状態 y(0) = 0、y′(0) = 0 から始まります。y(0.75) を求めなさい。角度はラジアンとします。
y″ + 2y′ + 10y = 10y(0) = 0y′(0) = 0
y(0.75) =
6.むずかしい
y(0) = 10、y′(0) = 0(静止状態から放す)として y″ + 3y′ + 18.25y = 0 を解きなさい。y(0.25) を求めなさい。角度はラジアンとします。
y″ + 3y′ + 18.25y = 0y(0) = 10y′(0) = 0
y(0.25) =
解答
- 1. N = 4833
- 2. m = 2.686 mg
- 3. k = 0.07027 min⁻¹
- 4. y(1.5) = 0.8464
- 5. y(0.75) = 1.174
- 6. y(0.25) = 5.882
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