Math Problem Statement

.Популяция бактерий увеличивается так, что искомая скорость роста 1 𝑛 момент времени t (время измеряется в часах) имеет величину 1 ×𝑑𝑛 𝑑𝑡 в . Считать, что начальной популяции соответствует n(0)=1000. Какой будет популяция после 4 часов роста; после 12 часов роста?

Solution

Задача касается закона роста популяции бактерий, который описан дифференциальным уравнением. У нас есть информация, что скорость роста популяции dndt\frac{dn}{dt} пропорциональна самой популяции n(t)n(t), то есть:

dndt=kn(t)\frac{dn}{dt} = k \cdot n(t)

где kk — коэффициент пропорциональности.

Также нам дана начальная популяция n(0)=1000n(0) = 1000. Поскольку задача не указала точное значение kk, будем считать, что оно равно 1 (из того, как сформулирована задача), а следовательно:

dndt=n(t)\frac{dn}{dt} = n(t)

Это уравнение имеет решение:

n(t)=n(0)ektn(t) = n(0) \cdot e^{kt}

При n(0)=1000n(0) = 1000 и k=1k = 1 решение уравнения будет:

n(t)=1000etn(t) = 1000 \cdot e^t

Теперь, для нахождения популяции после 4 и 12 часов роста, подставим соответствующие значения tt:

  1. После 4 часов:

n(4)=1000e4100054.598=54598n(4) = 1000 \cdot e^4 \approx 1000 \cdot 54.598 = 54598

  1. После 12 часов:

n(12)=1000e121000162754.791=162754791n(12) = 1000 \cdot e^{12} \approx 1000 \cdot 162754.791 = 162754791

Таким образом, популяция бактерий после 4 часов будет примерно 54,598, а после 12 часов — 162,754,791.

Если вам нужно больше информации или дополнительные пояснения, дайте знать!

Вот 5 вопросов для дальнейшего изучения:

  1. Что влияет на коэффициент пропорциональности kk в модели роста популяции?
  2. Как изменяется скорость роста популяции, если коэффициент kk увеличивается или уменьшается?
  3. Какие модели роста используются в биологии помимо экспоненциального роста?
  4. Как можно учитывать в модели факторы, такие как конкуренция или ограниченные ресурсы?
  5. В чем отличие между экспоненциальным и логистическим ростом?

Совет: при решении задач на дифференциальные уравнения важно точно понимать начальные условия и физический смысл каждого параметра.

Ask a new question for Free

By Image

Drop file here or Click Here to upload

Math Problem Analysis

Mathematical Concepts

Differential Equations
Exponential Growth

Formulas

dn/dt = k * n(t)
n(t) = n(0) * e^(kt)

Theorems

Exponential Growth Model

Suitable Grade Level

University level or advanced high school students studying calculus