放射性トレーサーの半減期は 24 日です。試料には最初 100 mg 含まれています。崩壊は dm/dt = −k·m に従います。25 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 = 100 mgt½ = 24 dt = 25 d
m = mg
2.やさしい
細菌の培養は 200 個の細胞から始まり、k = 0.28 h⁻¹ として dN/dt = k·N に従って増殖します。細胞数が 1000 個になるのは何時間後 t ですか?
N0 = 200k = 0.28 h⁻¹N = 1000
t = h
3.ふつう
6 °C の缶ジュースを冷蔵庫から 24 °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 = 0.09 min⁻¹ として、17 分後の温度 T を求めなさい。
T0 = 6 °CTa = 24 °Ck = 0.09 min⁻¹t = 17 min
T = °C
4.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。 19 分後の温度は 21 °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 = 6 °CTa = 27 °CT(19) = 21 °C
k = min⁻¹
5.むずかしい
タンクに純水が 500 L 入っています。 1 L あたり 0.1 kg の塩を含む塩水が 2 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。 25 分後にタンク内にある塩の量 m を求めなさい。
V = 500 Lm0 = 0 kgc = 0.1 kg/Lr = 2 L/min
m = kg
6.むずかしい
x > 0 で初期値問題 y′ + 2y/x = 3、y(1) = 5 を解きなさい。y(2) を求めなさい。
y′ + 2y/x = 3y(1) = 5
y(2) =
解答
- 1. m = 48.58 mg
- 2. t = 5.748 h
- 3. T = 20.1 °C
- 4. k = 0.06593 min⁻¹
- 5. m = 4.758 kg
- 6. y(2) = 3
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。