8 svar
72 visningar
Andreas Wartel 64
Postad: 3 maj 13:19

Differentialekvation

I Analys i en variabel av Persson och Böier finns ett inledande exempel om differential ekvationer. Det handlar om en vattentank på 200 liter vatten med en salthalt på 10 gram litern. Det tillförs 8 liter vatten per timme med saltlösning 2 gram per liter samtidigt som det flödar ut lika mycket i andra änden. Vattnet i tanken blandas effektivt.

Tankens salthalt är y(t)y(t).

Man påstår att y'(t)y'(t) är inflödet av salt per timme minus utflödet, dvs 8·2-8·y(t)2008\cdot 2 -8\cdot\frac{y(t)}{200}. Men jag förstår inte att det kan stämma eftersom utflödets salthalt kommer att ändras under tiden en timme har gått. Om jag tex skulle välja t=1t=1 så stämmer det att det har flödat in 16 gram salt men utflödet kommer att vara mer än 8·y(1)2008\cdot\frac{y(1)}{200} eftersom y(t)y(t) var större då 0<=t<10<=t<1

Trinity2 1880
Postad: 3 maj 13:26

Kan du ta en bild av texten i boken?

Diff-ekvationen tar hand om det där, eftersom y(t) ändras hela tiden. Från början är y(0) = 10 men värdet går ner hela tiden. Om du tar fram rätt värde på y(1) så stämmer funktionen.

Andreas Wartel 64
Postad: 3 maj 15:15

Hm, jag kanske tänkte fel först då jag föreställde mig den faktiska förändringen av salthalten y(t)y(t) under en timme, men det y'(t)=8·2-8·y(t)200y'(t)=8\cdot 2 - 8\cdot \frac{y(t)}{200} säger är att detta tal om vi "fryser" talet i en timme, är vad som skulle flöda in under en timme, tänker jag rätt då?

 

Och hur kommer derivatans definition in här, y(t+t0)-y(t)t0\frac{y(t+t_{0})-y(t)}{t_{0}}? Jag vet ju inte y(t)y(t), är det hela poängen med diff-ekvationen att jag kan hitta derivatan först och med hjälp av den finna y(t)y(t)?

Trinity2 1880
Postad: 3 maj 15:34
Smaragdalena skrev:

Diff-ekvationen tar hand om det där, eftersom y(t) ändras hela tiden. Från början är y(0) = 10 men värdet går ner hela tiden. Om du tar fram rätt värde på y(1) så stämmer funktionen.

Jag förstår ej y/200. Om y är en salthalt (andel) vad är y/200?

Andreas Wartel 64
Postad: 3 maj 15:37

Det var otydligt av mig, y ska vara saltmängden i tanken.

Andreas Wartel skrev:

Hm, jag kanske tänkte fel först då jag föreställde mig den faktiska förändringen av salthalten y(t)y(t) under en timme, men det y'(t)=8·2-8·y(t)200y'(t)=8\cdot 2 - 8\cdot \frac{y(t)}{200} säger är att detta tal om vi "fryser" talet i en timme, är vad som skulle flöda in under en timme, tänker jag rätt då?

Ja, du tänker fel. Saltkoncentrationen y(t) varierar kontinuerligt. Derivatan ändras också hela tiden, på så sätt att diffekvationen stämmer hela tiden.

Och hur kommer derivatans definition in här, y(t+t0)-y(t)t0\frac{y(t+t_{0})-y(t)}{t_{0}}? Jag vet ju inte y(t)y(t), är det hela poängen med diff-ekvationen att jag kan hitta derivatan först och med hjälp av den finna y(t)y(t)?

Läs om diffekvationer här. Du skall inte ta fram derivatan först.

Andreas Wartel 64
Postad: 3 maj 17:35

Tack för ditt svar!

Smaragdalena skrev:

Ja, du tänker fel. Saltkoncentrationen y(t) varierar kontinuerligt. Derivatan ändras också hela tiden, på så sätt att diffekvationen stämmer hela tiden.

Jag förstår att derivatan ändras, det var det som förvirrade mig från början när man samtidigt skriver att "den tillförda saltmängden per timme" är 8·28·y(t)2008·2−8·\frac{y(t)}{200}. Det gäller ju bara om jag väljer ett värde på tt som får gälla under en timme, alltså vad tillförseln per timme hade varit om vi betraktar hastigheten i punkten tt. Den tillförda saltmängden kommer inte vara 8·28·y(1)2008·2−8·\frac{y(1)}{200} efter en timme.

Läs om diffekvationer här. Du skall inte ta fram derivatan först.

Men det tycks mig som att boken formulerar vad derivatan är enligt 8·28·y(t)2008·2−8·\frac{y(t)}{200} för att först därefter hitta y(t)y(t)?

Jag läste det första exemplet i länken du skickade. Man skriver:

"Vi är intresserade av att beräkna förändringshastigheten räknat i antal bakterier per timme i vårt tidigare exempel vid en viss tidpunkt, säg t = 10 timmar efter experimentets början.

Om vi vet att antalet bakterier vid experimentets början (t = 0 timmar) var 1000 st. och att tillväxten var 10 % per timme, då får vi följande differentialekvation:"

Det verkar som om de menar kontinuerlig tillväxt (ränta på ränta). Men hur ska man veta det? Varför tillgodoser inte 1000·1.1t1000 \cdot 1.1^t formuleringen?


Tillägg: 4 maj 2024 19:45

Hej! Ovanstående är kanske petitesser men fortfarande förvirrande för mig. Hade verkligen uppskattat om någon ville kommentera!

Laguna Online 30442
Postad: 3 maj 17:39
Trinity2 skrev:
Smaragdalena skrev:

Diff-ekvationen tar hand om det där, eftersom y(t) ändras hela tiden. Från början är y(0) = 10 men värdet går ner hela tiden. Om du tar fram rätt värde på y(1) så stämmer funktionen.

Jag förstår ej y/200. Om y är en salthalt (andel) vad är y/200?

y(t) är nog egentligen totala saltmängden i tanken.

Svara
Close