ある量が k > 0 として dy/dt = −k·y に従って減少します。t = 0 で 100、t = 5 h で 25 です。 速度定数 k を h⁻¹ で求めなさい。
解答つき微分方程式ワークシート
1.やさしい
y(0) = 100y(5) = 25
k = h⁻¹
2.やさしい
方程式 y″ + 5y′ + 6y = 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。
y″ + 5y′ + 6y = 0
r =
3.ふつう
95 °C のコーヒーを 19 °C の部屋に置いておきます。 温度はニュートンの冷却法則 dT/dt = −k·(T − Tₐ) に従います。 k = 0.08 min⁻¹ として、27 分後の温度 T を求めなさい。
T0 = 95 °CTa = 19 °Ck = 0.08 min⁻¹t = 27 min
T = °C
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。 27 分後の温度は 24 °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 = 6 °CTa = 28 °CT(27) = 24 °C
k = min⁻¹
5.むずかしい
y(0) = 5、y′(0) = 0(静止状態から放す)として y″ + y′ + 4.25y = 0 を解きなさい。y(1) を求めなさい。角度はラジアンとします。
y″ + y′ + 4.25y = 0y(0) = 5y′(0) = 0
y(1) =
6.むずかしい
x > 0 で初期値問題 y′ + 2y/x = 6、y(1) = 4 を解きなさい。y(3) を求めなさい。
y′ + 2y/x = 6y(1) = 4
y(3) =
解答
- 1. k = 0.2773 h⁻¹
- 2. r = −2
- 3. T = 27.76 °C
- 4. k = 0.06314 min⁻¹
- 5. y(1) = −0.5726
- 6. y(3) = 6.222
ステップごとの詳しい解答:このトピックは examproblems.com で練習できます。