Smittsom sykdom og differensiallikning

Del 2, alle hjelpemidler

Smittsom sykdom og differensiallikning

Lest inn av KI og ikke kontrollert manuelt enda — kan inneholde feil.

I en by med 12 000 innbyggere sprer det seg en smittsom sykdom. Det viser seg at vekstfarten i antall smittede personer til enhver tid er proporsjonal med antall personer som ennå ikke er smittet. Vi lar k være proporsjonalitetskonstanten.

Hjelpemiddelkrav: For hånd

Sett opp en differensiallikning som beskriver antall smittede personer y(t), der t er antall uker etter at sykdommen ble oppdaget.

Da sykdommen ble oppdaget, var 100 personer smittet.

Hjelpemiddelkrav: For hånd

Vis at y(t)=12000−11900⋅e−kt

Etter 10 uker var 4 000 personer smittet.

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Bruk dette til å bestemme k.

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Ved hvilket tidspunkt var halvparten av innbyggerne i byen smittet av sykdommen?

Fasit

y′(t)=k(12000−y(t)),y(0)=100

Vist i løsningsforslaget.

k≈0,0397

t≈17,2 uker

LøsningsforslagKI-generert

Vekstfarten y′(t) til antall smittede er proporsjonal med antall personer som ennå ikke er smittet, altså 12000−y(t) (byen har 12000 innbyggere totalt). Med proporsjonalitetskonstant k gir dette differensiallikningen

y′(t)=k⋅(12000−y(t))

Siden 100 personer var smittet da sykdommen ble oppdaget (t=0), er startbetingelsen

y(0)=100

Vi skal vise at y(t)=12000−11900⋅e−kt oppfyller differensiallikningen og startbetingelsen fra a).

Startbetingelsen:

y(0)=12000−11900⋅e0=12000−11900=100

som stemmer.

Differensiallikningen: Vi deriverer y(t) med hensyn på t:

y′(t)=−11900⋅(−k)⋅e−kt=11900k⋅e−kt

Fra uttrykket for y(t) ser vi at e−kt=12000−y(t)11900. Setter vi dette inn i uttrykket for y′(t), får vi

y′(t)=11900k⋅12000−y(t)11900=k⋅(12000−y(t))

Dette er nettopp differensiallikningen fra a), så y(t)=12000−11900⋅e−kt er en løsning som også oppfyller y(0)=100.

Etter 10 uker var 4000 personer smittet, altså y(10)=4000. Vi setter dette inn i uttrykket for y(t) og løser med CAS:

12000−11900⋅e−10k=4000

CAS-utregning av k

Dette gir

k=−110ln⁡(800011900)≈0,0397

Halvparten av byens innbyggere utgjør 120002=6000 personer. Vi setter y(t)=6000 og løser med CAS (se skjermbildet i c)):

12000−11900⋅e−kt=6000

Dette gir

t=−ln⁡(600011900)k≈17,2

Etter omtrent 17,2 uker var halvparten av innbyggerne i byen smittet av sykdommen.

Forstå oppgaven med en KI

Du får en ferdig tekst du limer inn i den KI-chatboten du bruker. Teksten inneholder oppgaven og en instruks om at chatboten skal hjelpe deg å tenke selv — stille spørsmål, gi ett hint av gangen og la deg gjøre regningen.

Anbefalt. Chatboten får beskjed om å bruke det til å veilede deg riktig vei — ikke til å røpe svaret. Du kan slå det av hvis du vil være helt sikker på at ingenting lekker.

Hva du bør vite
  • Ingenting sendes herfra. Teksten kopieres bare til utklippstavla på enheten din. Det du limer inn i en chatbot, går til den tjenesten — og de har sine egne regler for hva de lagrer.
  • Ikke lim inn personopplysninger — navn, skole eller noe annet om deg selv eller andre. Oppgaveteksten holder.
  • KI kan ta feil, også i matematikk. Sjekk alltid mot løsningsforslaget her på siden.
  • Er du usikker på om du har lov til å bruke KI på skolearbeidet ditt, spør læreren din først.

Tastatursnarveier

Navigasjon

⌘K / Ctrl+K
Åpne søk
G F
Gå til Fag
G E
Gå til Eksamener
G T
Gå til Temaer
G K
Gå til Kompetansemål
G H
Hjem
?
Vis snarveier

I oppgave

←/→ · J/K
Forrige / neste oppgave
0
Marker som ikke prøvd
1
Marker som prøvd
2
Marker som trenger hjelp
3
Marker som ferdig
S
Vis / skjul løsningsforslag
A
Legg til i liste
N
Skriv notat
Esc
Tilbake / avslutt