細菌の培養は 200 個の細胞から始まり、k = 0.3 h⁻¹ として dN/dt = k·N に従って増殖します。14 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 = 200k = 0.3 h⁻¹t = 14 h
N =
2.やさしい
放射性トレーサーの半減期は 3 日です。試料には最初 40 mg 含まれています。崩壊は dm/dt = −k·m に従います。7 日後に残っている量 m を求めなさい。
m0 = 40 mgt½ = 3 dt = 7 d
m = mg
3.ふつう
y(0) = 3、y′(0) = -2 として y″ + 4y′ + 3y = 0 を解きなさい。y(1) を求めなさい。
y″ + 4y′ + 3y = 0y(0) = 3y′(0) = -2
y(1) =
4.ふつう
y(0) = 2、y′(0) = -2 として y″ + 6y′ + 9y = 0 を解きなさい。y(1) を求めなさい。
y″ + 6y′ + 9y = 0y(0) = 2y′(0) = -2
y(1) =
5.むずかしい
タンクに、塩 10 kg を溶かした水が 400 L 入っています。 1 L あたり 0.25 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。 20 分後にタンク内にある塩の量 m を求めなさい。
V = 400 Lm0 = 10 kgc = 0.25 kg/Lr = 10 L/min
m = kg
6.むずかしい
系が t ≥ 0 で y″ + 2y′ + 10y = 10 に従い、静止状態 y(0) = 0、y′(0) = 0 から始まります。y(0.75) を求めなさい。角度はラジアンとします。
y″ + 2y′ + 10y = 10y(0) = 0y′(0) = 0
y(0.75) =
解答
- 1. N = 13337
- 2. m = 7.937 mg
- 3. y(1) = 1.263
- 4. y(1) = 0.2987
- 5. m = 45.41 kg
- 6. y(0.75) = 1.174
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