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記事No.73511に関するスレッドです

微分と積分の質問 / 彩
問題4です。
問題の意味が理解しずらいのですが、(1)の解答は
「dy/dt = -3y という微分方程式を解くと y = Ce^(-3t) となります。(C は定数)」となっています。

どのような過程でこのような解答になったのかを考えました。

?@y(t)であるので、yはtの関数である。

?AtがΔtだけ変化すると、t → t + Δt となる。このとき、yの変化量はΔy = y(t+Δt) - y(t) になる。よって、変化の割合はΔy/Δtである。変化速度はt微分でdy/dtである。

?B変化の割合がy(t)の3倍に比例して減少するので、
dy/dt=−3y(t)という式が導かれる。

?Cこの式の両辺をtで積分するとy = Ce^(-3t)になる。

このように考えました。ただ、左辺がyになるのは理解できますが、右辺がどのようにして「Ce^(-3t)」になるのかがわからないです。教えていただけますか。また、この問題はグラフで示すと、どのようなグラフになるのかも知りたいです。

No.73511 - 2021/03/30(Tue) 16:09:03

Re: 微分と積分の質問 / 関数電卓
(1)
> 右辺がどのようにして Ce^(-3t) になるのかがわからない
 dy/dt=−3y
より
 ∫dy/y=−3∫dt ∴ log|y|=−3t+C'
 ∴ |y|=e^(−3t+C')=e^(C')・e^(−3t)
C=±e^(C') とおき
 y=Ce^(−3t)
となります。
(2)
y(0)=1 より C=1
 ∴ y=e^(−3t)
(下のグラフは,y 方向を誇張しています)

No.73512 - 2021/03/30(Tue) 18:45:59

ご回答のお礼 / 彩
関数電卓様

ご回答いただきありがとうございました。
また、グラフもご教示していただき、大変感謝しております。

No.73513 - 2021/03/30(Tue) 19:24:00