สารติดตามกัมมันตรังสีมีครึ่งชีวิต 27 วัน ตัวอย่างเริ่มต้นมี 80 mg การสลายตัวเป็นไปตาม dm/dt = −k·m หลังจาก 76 วัน จะเหลือเท่าใด m
ใบงาน สมการเชิงอนุพันธ์ พร้อมเฉลย
1.ง่าย
m0 = 80 mgt½ = 27 dt = 76 d
m = mg
2.ง่าย
ปริมาณหนึ่งลดลงตาม dy/dt = −k·y โดย k > 0 มีค่า 500 ที่ t = 0 และ 225 ที่ t = 2 h จงหาค่าคงที่อัตรา k ในหน่วย h⁻¹
y(0) = 500y(2) = 225
k = h⁻¹
3.ปานกลาง
จงแก้ y″ + 4y′ + 3y = 0 โดย y(0) = 5 และ y′(0) = 2 จงหา y(0.5)
y″ + 4y′ + 3y = 0y(0) = 5y′(0) = 2
y(0.5) =
4.ปานกลาง
น้ำอัดลมหนึ่งกระป๋องอุณหภูมิ 6 °C ถูกนำออกจากตู้เย็นมาไว้ในห้องที่มีอุณหภูมิ 22 °C เป็นไปตามกฎการเย็นตัวของนิวตัน dT/dt = −k·(T − Tₐ) เมื่อ k = 0.06 min⁻¹ จงหาอุณหภูมิ T หลังผ่านไป 8 min
T0 = 6 °CTa = 22 °Ck = 0.06 min⁻¹t = 8 min
T = °C
5.ยาก
ระบบเป็นไปตาม y″ + 3y′ + 6.25y = 31.25 สำหรับ t ≥ 0 เริ่มจากหยุดนิ่ง: y(0) = 0, y′(0) = 0 จงหาค่ายอด ymax ของการตอบสนองต่อขั้น
y″ + 3y′ + 6.25y = 31.25y(0) = 0y′(0) = 0
ymax =
6.ยาก
ถังบรรจุน้ำบริสุทธิ์ 400 L น้ำเกลือที่มีเกลือ 0.25 kg ต่อลิตรไหลเข้าด้วยอัตรา 5 L/min และสารละลายที่ผสมเข้ากันดีไหลออกด้วยอัตราเท่ากัน ต้องใช้เวลากี่นาที t ในถังจึงมีเกลือ 30 kg
V = 400 Lm0 = 0 kgc = 0.25 kg/Lr = 5 L/min
t = min
เฉลย
- 1. m = 11.37 mg
- 2. k = 0.3993 h⁻¹
- 3. y(0.5) = 4.375
- 4. T = 12.1 °C
- 5. ymax = 5.474
- 6. t = 28.53 min
เฉลยทีละขั้นตอนฉบับเต็ม: ฝึกหัวข้อนี้ได้ที่ examproblems.com