Differensiallikning for medisinmengde i kropp

Del 2, alle hjelpemidler

Differensiallikning for medisinmengde i kropp

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

En pasient får 8 mL av en medisin hver time. Den totale mengden medisin i kroppen t timer etter at medisineringen startet, er y(t) mL. I løpet av en time skiller kroppen ut 5 % av den totale medisinmengden.

Hjelpemiddelkrav: For hånd

Forklar at

y′=8−0,05⋅y
Hjelpemiddelkrav: For hånd

Vis at y(t)=160−160e−0,05t når y(0)=0.

Hjelpemiddelkrav: For hånd

Bestem limt→∞⁡y(t). Kommenter svaret.

Fasit

y′=8−0,05y (tilførsel minus utskillelse)

Vist ved derivasjon, se løsningsforslag

limt→∞⁡y(t)=160mL

LøsningsforslagKI-generert

Medisinmengden y(t) endrer seg fordi det skjer to ting samtidig:

  • Pasienten tilføres medisin med en fast rate på 8mL per time.
  • Kroppen skiller ut 5% av den totale medisinmengden y hver time, altså 0,05⋅y per time.

Endringen i medisinmengde per tidsenhet, y′, er tilførsel minus utskillelse:

y′=8⏟tilført per time−0,05⋅y⏟skilt ut per time

Dette gir

y′=8−0,05⋅y

Vi skal vise at y(t)=160−160e−0,05t er en løsning av differensiallikningen y′=8−0,05y med y(0)=0.

Startbetingelsen:

y(0)=160−160e−0,05⋅0=160−160⋅1=0

Dette stemmer med y(0)=0.

Differensiallikningen. Vi deriverer y(t) i GeoGebra CAS og sammenligner med 8−0,05y(t):

m(t)=160−160e−0,05t

GeoGebra CAS: derivert og sammenligning

Fra utklippet ser vi at

y′(t)=8e−0,05t

og at

8−0,05⋅y(t)=8−0,05(160−160e−0,05t)=8−8+8e−0,05t=8e−0,05t

Siden y′(t)=8−0,05⋅y(t) for alle t, og y(0)=0, er

y(t)=160−160e−0,05t

en løsning av differensiallikningen med det gitte startvilkåret.

Når t→∞, går e−0,05t→0 fordi eksponenten −0,05t→−∞. Dermed

limt→∞⁡y(t)=limt→∞⁡(160−160e−0,05t)=160−160⋅0=160
limt→∞⁡y(t)=160mL

Tolkning: Medisinmengden i kroppen stabiliserer seg mot 160mL etter lang tid. Dette gir mening fysisk: når y=160, er utskillelsen per time 0,05⋅160=8mL, altså nøyaktig like mye som tilføres per time. Da er y′=0, og medisinmengden holder seg konstant — kroppen har nådd en likevekt.

Sensorveiledning

Oppgaven gir til sammen 4 poeng

1 poeng

En fullgod besvarelse må kommentere fortegnene til endringene i y′.

1 poeng

Kommentaren må si noe om den maksimale medisinmengden i kroppen.

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