方程式 y″ + 8y′ + 15y = 0 について、特性方程式の根のうち 0 に最も近いもの r を求めなさい。それが解の減衰の遅さを決めます。
解答つき微分方程式ワークシート
1.やさしい
y″ + 8y′ + 15y = 0
r =
2.やさしい
放射性トレーサーの半減期は 7 日です。試料には最初 100 mg 含まれています。崩壊は dm/dt = −k·m に従います。23 日後に残っている量 m を求めなさい。
m0 = 100 mgt½ = 7 dt = 23 d
m = mg
3.ふつう
y(0) = 3、y′(0) = 2 として y″ + 2y′ + y = 0 を解きなさい。y(2) を求めなさい。
y″ + 2y′ + y = 0y(0) = 3y′(0) = 2
y(2) =
4.ふつう
6 °C の缶ジュースを冷蔵庫から 28 °C の部屋に出します。 17 分後の温度は 15 °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。 開始から 11 °C に達するまでの時間 t を求めなさい。
T0 = 6 °CTa = 28 °CT(17) = 15 °CT = 11 °C
t = min
5.むずかしい
系が t ≥ 0 で y″ + y′ + 16.25y = 16.25 に従い、静止状態 y(0) = 0、y′(0) = 0 から始まります。y(1.5) を求めなさい。角度はラジアンとします。
y″ + y′ + 16.25y = 16.25y(0) = 0y′(0) = 0
y(1.5) =
6.むずかしい
x > 0 で初期値問題 y′ + 2y/x = 5、y(1) = 1 を解きなさい。y(2) を求めなさい。
y′ + 2y/x = 5y(1) = 1
y(2) =
解答
- 1. r = −3
- 2. m = 10.25 mg
- 3. y(2) = 1.759
- 4. t = 8.331 min
- 5. y(1.5) = 0.5629
- 6. y(2) = 3.167
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