Angenommen, die Gesamtmenge an Salzen im Tank beträgt
s[t] Pfund, wobei t die Zeit in Minuten ist. Uns wird gesagt, dass
s[0] = 50 Pfund
Die Zunahmerate von s[t] beträgt
(3 gal/min)*(2 lb/gal) = 6 lb/min
Die Abnahmerate von s[t] (in Pfund pro Minute) ist
s/(300 gal)*(3 gal/min)
Wenn wir diese Beziehungen mit einer Differentialgleichung ausdrücken, haben wir
s'[t] = 6 - (1/100)*s,
s[0] = 50
Wir erkennen, dass die Lösung dieser
linearen inhomogenen Gleichung mit konstanten Koeffizienten die Form
s[t] = c
1
e^(a*t) + c
0 . hat für einige Werte von a und Konstanten c
n .
Wenn wir dies in die obige Differentialgleichung einsetzen und die Koeffizienten anpassen, erhalten wir
c
1 *a*e^(a*t) = 6 - (1/100)*c
1 *e^(a^t) - (1/100 )*c
0 c
1 *a = -(1/100)*c
1 (
Matchkoeffizienten von e^(a*t))
a = -1/100 0 = 6 - (1/100)*c
0 (Match Konstanten)
c
0
= 600 c
1 *e^(-0/100) + 600 = 50 (auswerten für Anfangsbedingung)
c
1 = 50 - 600
= -550Die Salzmenge beträgt
s[t] = 600 - 550e^(-t/100)) Nach 50 Minuten
beträgt die Salzmenge im Tank
s[50] = 600 - 550*e^(-1/2)
s [50] ≈ 266,4 Pfund Salze Die vorhandene Menge, wenn t sehr groß wird, ist
s[unendlich] = 600 Pfund