สารติดตามกัมมันตรังสีมีครึ่งชีวิต 13 วัน ตัวอย่างเริ่มต้นมี 50 mg การสลายตัวเป็นไปตาม dm/dt = −k·m หลังจาก 51 วัน จะเหลือเท่าใด m
ใบงาน สมการเชิงอนุพันธ์ พร้อมเฉลย
1.ง่าย
m0 = 50 mgt½ = 13 dt = 51 d
m = mg
2.ง่าย
ปริมาณหนึ่งลดลงตาม dy/dt = −k·y โดย k > 0 มีค่า 80 ที่ t = 0 และ 24 ที่ t = 8 h จงหาค่าคงที่อัตรา k ในหน่วย h⁻¹
y(0) = 80y(8) = 24
k = h⁻¹
3.ปานกลาง
น้ำอัดลมหนึ่งกระป๋องอุณหภูมิ 4 °C ถูกนำออกจากตู้เย็นมาไว้ในห้องที่มีอุณหภูมิ 27 °C หลังผ่านไป 13 min อุณหภูมิเท่ากับ 15 °C เป็นไปตามกฎการเย็นตัวของนิวตัน dT/dt = −k·(T − Tₐ) หลังจากเริ่มต้นนานเท่าใด t จึงจะถึง 20 °C
T0 = 4 °CTa = 27 °CT(13) = 15 °CT = 20 °C
t = min
4.ปานกลาง
จงแก้ y″ + 5y′ + 6y = 0 โดย y(0) = 2 และ y′(0) = 2 จงหา y(0.5)
y″ + 5y′ + 6y = 0y(0) = 2y′(0) = 2
y(0.5) =
5.ยาก
ถังบรรจุน้ำบริสุทธิ์ 100 L น้ำเกลือที่มีเกลือ 0.25 kg ต่อลิตรไหลเข้าด้วยอัตรา 4 L/min และสารละลายที่ผสมเข้ากันดีไหลออกด้วยอัตราเท่ากัน หลังผ่านไป 10 min จะมีเกลือในถังเท่าใด m
V = 100 Lm0 = 0 kgc = 0.25 kg/Lr = 4 L/min
m = kg
6.ยาก
จงแก้ปัญหาค่าเริ่มต้น y′ + y/x = 5 สำหรับ x > 0 โดย y(1) = −2 จงหา y(3)
y′ + y/x = 5y(1) = −2
y(3) =
เฉลย
- 1. m = 3.296 mg
- 2. k = 0.1505 h⁻¹
- 3. t = 23.77 min
- 4. y(0.5) = 1.604
- 5. m = 8.242 kg
- 6. y(3) = 6
เฉลยทีละขั้นตอนฉบับเต็ม: ฝึกหัวข้อนี้ได้ที่ examproblems.com