細菌の培養は 200 個の細胞から始まり、k = 0.17 h⁻¹ として dN/dt = k·N に従って増殖します。細胞数が 600 個になるのは何時間後 t ですか?
解答つき微分方程式ワークシート
1.やさしい
N0 = 200k = 0.17 h⁻¹N = 600
t = h
2.やさしい
放射性トレーサーの半減期は 9 日です。試料には最初 50 mg 含まれています。崩壊は dm/dt = −k·m に従います。21 日後に残っている量 m を求めなさい。
m0 = 50 mgt½ = 9 dt = 21 d
m = mg
3.ふつう
6 °C の缶ジュースを冷蔵庫から 27 °C の部屋に出します。 15 分後の温度は 22 °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 24 °C に達するまでの時間 t を求めなさい。
T0 = 6 °CTa = 27 °CT(15) = 22 °CT = 24 °C
t = min
4.ふつう
5 °C の缶ジュースを冷蔵庫から 26 °C の部屋に出します。 24 分後の温度は 20 °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 = 5 °CTa = 26 °CT(24) = 20 °C
k = min⁻¹
5.むずかしい
x > 0 で初期値問題 y′ + 3y/x = 5x、y(1) = 4 を解きなさい。y(2) を求めなさい。
y′ + 3y/x = 5xy(1) = 4
y(2) =
6.むずかしい
y(0) = 2、y′(0) = 0(静止状態から放す)として y″ + 2y′ + 17y = 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″ + 2y′ + 17y = 0y(0) = 2y′(0) = 0
y(1) =
解答
- 1. t = 6.462 h
- 2. m = 9.921 mg
- 3. t = 20.34 min
- 4. k = 0.0522 min⁻¹
- 5. y(2) = 4.375
- 6. y(1) = −0.6201
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