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Differentialgleichung aufstellen

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Gewöhnliche Differentialgleichungen

Tags: Gewöhnliche Differentialgleichungen

 
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a-leyna

a-leyna aktiv_icon

09:49 Uhr, 28.07.2021

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Hallo Leute,

ich habe in knapp zwei Wochen meinen Zweitversuch in Mathe, meiner letzten Klausur im Bachelor. Wie mir jetzt auffällt, bin ich leider noch immer grottenschlecht, obwohl ich seit Wochen an den verschiedensten Aufgaben sitze. Hier also eine Aufgabe aus einer Probeklausur:

In einer Stadt breitet sich eine neue Viruserkrankung rasend schnell aus. Experten gehen
davon aus, dass sich im Laufe der Zeit alle 40000 Einwohner mit der Krankheit infizieren,
falls keine Maßnahmen zur Eindämmung der Ausbreitung ergriffen werden. Bei
Beobachtungsbeginn werden bereits 5000 Infizierte gemeldet. Man geht davon aus, dass
die wöchentliche Erkrankungsrate proportional zur Anzahl der bisher noch nicht erkrankten
Einwohner mit einem Proportionalitätsfaktor von 10 Prozent ist.

a) Geben Sie die zugehörige Differentialgleichung für diesen Vorgang an.
b) Bestimmen Sie die Funktion, welche die Anzahl der erkrankten Einwohner in
Abhängigkeit von den Wochen beschreibt.
c) Berechnen Sie, wie viele Personen aufgrund dieser Modellierung nach vier Wochen
erkrankt sind.
d) Begründen Sie, welcher Parameter in der Ausgangsdifferentialgleichung falsch
angenommen wurde, wenn nach vier Wochen deutlich mehr Personen erkrankt sind
als Sie in c) berechnet haben.

Der Ansatz müsste über die inhomogene Evolutionsgleichung sein: y'=k(S-y). S wäre für mich 40000 und k entweder 10 oder 0,1. Die 5000 erkrankten sind bestimmt auch irgendwo von Nutzen. Weiter komme ich gerade aber leider nicht, es scheitert also bereits schon bei Unterpunkt a. Ich wäre für jede Anregung dankbar.

Für alle, die mir helfen möchten (automatisch von OnlineMathe generiert):
"Ich bräuchte bitte einen kompletten Lösungsweg." (setzt voraus, dass der Fragesteller alle seine Lösungsversuche zur Frage hinzufügt und sich aktiv an der Problemlösung beteiligt.)
Online-Nachhilfe in Mathematik
Antwort
pwmeyer

pwmeyer aktiv_icon

11:33 Uhr, 28.07.2021

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Hallo,

die Differentialgleichung sieht doch gut aus. k ist 0.1. y(t) ist die Anzahl der Erkrankten, d.h. 5000=y(0), also Dein Anfangswert. Damit müsstest Du die Dgl lösen können.

Gruß pwm
a-leyna

a-leyna aktiv_icon

17:48 Uhr, 28.07.2021

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Ich stehe leider immer noch komplett auf dem Schlauch. Ich habe nun einen Ansatz gewagt, da der Prof uns aber leider keine Lösungen zur Verfügung gestellt hat, denk ich, dass dieser falsch ist. Könntest du vielleicht weitere Ansätze zu den Teilaufgaben a und b geben?
Antwort
pwmeyer

pwmeyer aktiv_icon

18:08 Uhr, 28.07.2021

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Hallo,

wie gesagt, Deine Differentialgleichung ist richtig - nach meine Meinung. Du brauchst sie nur noch lösen.

Gurß pwm
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pivot

pivot aktiv_icon

18:08 Uhr, 28.07.2021

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Hast du denn denn den obigen Ansatz weiterverfolgt? Wieso sollte der falsch sein? Sieht doch gut aus.
Ach da ist der pwmeyer wieder. Auf jeden Fall sind wir einer Meinung und ich kann mich hier verabschieden: Tschüss.
a-leyna

a-leyna aktiv_icon

18:36 Uhr, 28.07.2021

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Ja habe den Ansatz befolgt und auch eine allgemeine Lösung, sowie spezielle Lösung erhalten. Ich werde mich dann mal mit Kommilitonen kurzschließen um unsere Ergebnisse abzugleichen.
Danke euch!
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