放射性トレーサーの半減期は 28 日です。試料には最初 20 mg 含まれています。崩壊は dm/dt = −k·m に従います。11 日後に残っている量 m 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
m0 = 20 mgt½ = 28 dt = 11 d
m = mg
2.やさしい
ばね・質量・ダンパ系が y″ + 3.2y′ + 16y = 0 で表されます。y″ + 2ζωny′ + ωn²y = 0 と比べて、減衰比 ζ を求めなさい。
y″ + 3.2y′ + 16y = 0
ζ =
3.ふつう
y(0) = 4、y′(0) = -2 として y″ + 7y′ + 12y = 0 を解きなさい。y(1) を求めなさい。
y″ + 7y′ + 12y = 0y(0) = 4y′(0) = -2
y(1) =
4.ふつう
84 °C のコーヒーを 20 °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 = 0.09 min⁻¹ として、20 分後の温度 T を求めなさい。
T0 = 84 °CTa = 20 °Ck = 0.09 min⁻¹t = 20 min
T = °C
5.むずかしい
タンクに、塩 20 kg を溶かした水が 1000 L 入っています。 1 L あたり 0.1 kg の塩を含む塩水が 10 L/min で流入し、よく混ざった溶液が同じ流量で流出します。 タンク内の塩が 60 kg になるのは何分後 t ですか?
V = 1000 Lm0 = 20 kgc = 0.1 kg/Lr = 10 L/min
t = min
6.むずかしい
x > 0 で初期値問題 y′ + y/x = 5x、y(1) = 4 を解きなさい。y(2) を求めなさい。
y′ + y/x = 5xy(1) = 4
y(2) =
解答
- 1. m = 15.23 mg
- 2. ζ = 0.4
- 3. y(1) = 0.5139
- 4. T = 30.58 °C
- 5. t = 69.31 min
- 6. y(2) = 7.833
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