細菌の培養は 1000 個の細胞から始まり、k = 0.07 h⁻¹ として dN/dt = k·N に従って増殖します。8 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 = 1000k = 0.07 h⁻¹t = 8 h
N =
2.やさしい
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 200、t = 7 h で 740 です。 速度定数 k を h⁻¹ で求めなさい。
y(0) = 200y(7) = 740
k = h⁻¹
3.ふつう
4 °C の缶ジュースを冷蔵庫から 22 °C の部屋に出します。 温度はニュートンの冷却法則 dT/dt = −k·(T − Tₐ) に従います。 k = 0.04 min⁻¹ として、6 分後の温度 T を求めなさい。
T0 = 4 °CTa = 22 °Ck = 0.04 min⁻¹t = 6 min
T = °C
4.ふつう
4 °C の缶ジュースを冷蔵庫から 26 °C の部屋に出します。 温度はニュートンの冷却法則 dT/dt = −k·(T − Tₐ) に従います。 k = 0.03 min⁻¹ として、19 分後の温度 T を求めなさい。
T0 = 4 °CTa = 26 °Ck = 0.03 min⁻¹t = 19 min
T = °C
5.むずかしい
y′ + 3y = 10e−t、y(0) = 0 を解きなさい。y(2) を求めなさい。
y′ + 3y = 10e−ty(0) = 0
y(2) =
6.むずかしい
系が t ≥ 0 で y″ + y′ + 4.25y = 42.5 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″ + y′ + 4.25y = 42.5y(0) = 0y′(0) = 0
ymax =
解答
- 1. N = 1751
- 2. k = 0.1869 h⁻¹
- 3. T = 7.841 °C
- 4. T = 13.56 °C
- 5. y(2) = 0.6643
- 6. ymax = 14.56
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。