Medisindosering med differensiallikning

Del 2, alle hjelpemidler

Medisindosering med differensiallikning

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

En pasient får tilført en medisin kontinuerlig. Dosen er 3,0 mg per time. Samtidig blir en del av medisinen skilt ut av kroppen. Vi antar at det skjer ved at kroppen skiller ut 30 % av den totale medisinmengden per time. Pasienten har ikke noe medisin i kroppen ved oppstarten av behandlingen.

Vi lar y(t) mg være den totale medisinmengden i kroppen ved tiden t, målt i timer, etter at behandlingen startet.

Hjelpemiddelkrav: For hånd

Forklar at situasjonen ovenfor gir differensiallikningen

y′=−0,30y+3,0,y(0)=0
Hjelpemiddelkrav: For hånd

Bruk CAS til å løse differensiallikningen i oppgave a).

Hjelpemiddelkrav: For hånd

Hvor mye medisin har pasienten i kroppen når behandlingen har pågått i lang tid?

En annen pasient får samme dose av medisinen. Da behandlingen startet, hadde hun en ukjent mengde, y0 mg, av medisinen i kroppen. Seks timer etter at behandlingen startet, hadde hun 9,17 mg av medisinen i kroppen. Gå ut fra at medisinen også hos denne pasienten skilles ut med 30 % per time.

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Bestem y0.

Fasit

Forklaring, se løsningsforslag.

y(t)=10(1−e−0,30t)

y→10mg

y0≈5,0mg

LøsningsforslagKI-generert

Medisinen tilføres med en konstant rate på 3,0 mg per time, som gir et positivt bidrag til veksten av y(t).

Samtidig skilles 30% av den mengden medisin som til enhver tid finnes i kroppen, ut per time. Utskillelsen er altså proporsjonal med y(t), og siden medisin forsvinner ut av kroppen, gir dette et negativt bidrag −0,30y.

Den momentane endringen y′(t) er summen av tilførsel og utskillelse:

y′=−0,30y+3,0

Siden pasienten ikke har noe medisin i kroppen ved oppstart, er y(0)=0. Dette begrunner differensiallikningen med startbetingelsen.

Vi løser differensiallikningen y′=−0,30y+3,0 med startbetingelse y(0)=0 i CAS.

Løsning av differensiallikningen i CAS

Vi definerer m(t)=10−10e−0,30t og bekrefter i CAS at m(0)=0 (linje 1 og 3), altså løsningen på differensiallikningen fra a):

y(t)=10(1−e−0,30t)

Når behandlingen har pågått i lang tid, går t→∞. Da går e−0,30t→0, så

y(t)→10(1−0)=10

Etter lang tid vil pasienten altså ha stabilisert seg på 10 mg medisin i kroppen — dette er likevektsverdien der tilførsel og utskillelse er like store.

For den andre pasienten er startverdien y0 ukjent. Den generelle løsningen av differensiallikningen y′=−0,30y+3,0 med y(0)=y0 er

y(t)=10+(y0−10)e−0,30t

Vi setter t=6 og y(6)=9,17 og løser med hensyn på y0 i CAS (linje 4 og 5 i skjermbildet over):

9,17=10+(y0−10)e−0,30⋅6

CAS gir y0=10−0,83⋅e1,8≈4,98.

Den andre pasienten hadde altså omtrent 5,0 mg medisin i kroppen da behandlingen startet.

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