ある量が k > 0 として dy/dt = k·y に従って増加します。t = 0 で 120、t = 10 h で 384 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) = 120y(10) = 384
k = h⁻¹
2.やさしい
細菌の培養は 5000 個の細胞から始まり、k = 0.23 h⁻¹ として dN/dt = k·N に従って増殖します。細胞数が 10000 個になるのは何時間後 t ですか?
N0 = 5000k = 0.23 h⁻¹N = 10000
t = h
3.ふつう
320 °C の鍛造鋼部品を 23 °C の作業場に置いて冷まします。 23 分後の温度は 117 °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 = 320 °CTa = 23 °CT(23) = 117 °C
k = min⁻¹
4.ふつう
5 °C の缶ジュースを冷蔵庫から 29 °C の部屋に出します。 22 分後の温度は 23 °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 12 °C に達するまでの時間 t を求めなさい。
T0 = 5 °CTa = 29 °CT(22) = 23 °CT = 12 °C
t = min
5.むずかしい
系が t ≥ 0 で y″ + 4y′ + 13y = 130 に従い、静止状態 y(0) = 0、y′(0) = 0 から始まります。ステップ応答のピーク値 ymax を求めなさい。
y″ + 4y′ + 13y = 130y(0) = 0y′(0) = 0
ymax =
6.むずかしい
y′ + 0.5y = 7e−3t、y(0) = 3 を解きなさい。y(2) を求めなさい。
y′ + 0.5y = 7e−3ty(0) = 3
y(2) =
解答
- 1. k = 0.1163 h⁻¹
- 2. t = 3.014 h
- 3. k = 0.05002 min⁻¹
- 4. t = 5.472 min
- 5. ymax = 11.23
- 6. y(2) = 2.127
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。