Risolvi il problema seguente utilizzando R (vedi) o WolframAlpha:
Un recipiente contiene 150 litri di una soluzione contenente 6 kg di sali.
Viene fatta entrare, con la portata di
Esprimiamoci in chilogrammi, litri e minuti. Il problema si risolve analogamente a quello analogo affrontato
in questa scheda:
y(x) sale in kg presente al minuto x, y(0) = 6, y(x)/150 concentrazione di sale nel recipiente, 0.011 concentrazione di sale nel liquido immesso,
0.011*1.2 flusso di sale in entrata, y(x)/150*1.2 flusso di sale in uscita; quindi il flusso è descritto da:
y'(x) = 0.011*1.2 − y(x)/150*1.2 con y(0) = 6, ovvero:
y'(x) = 0.0132 − y(x)*0.008 con y(0) = 6.
Facciamo i calcoli con R (vedi).
source("http://macosa.dima.unige.it/r.R") # se non l'hai già caricato Dy = function(x,y) 0.0132 - y*0.008 BF=4; HF=4 Plane(0,70, 0,7); abovex("min"); abovey("kg") diredif(0,70,0,7, 22,20) soledif(0,6, 60, 1e5,"brown") POINT(60,soledifv(0,6, 60, 1e5),"blue")A=soledifv(0,6, 60, 1e5); A # 4.341705 B=A; A=soledifv(0,6, 60, 2e5); c(A,A-B) # 4.341706e+00 1.550430e-06 B=A; A=soledifv(0,6, 60, 4e5); c(A,A-B) # 4.341707e+00 7.752134e-07 Ad ogni passo la variazione si dimezza. Quindi aggiungo A+A-B # ad A la variazione precedente in quanto 1/2+1/4+... = 1 # 4.341708 valore che approssimo a 4.34
Con WolframAlpha ottengo:
slope field of dy/dx = 0.0132 - y*0.008, 0 < x < 70, 0 < y < 7
y'(x) = 0.0132 - y(x)*0.008, y(0) = 6, y(60)
y(x) = 1.65 + 4.35*exp(-0.008*x) y(60) = 4.34171
plot y=1.65 + 4.35*exp(-0.008*x) ,0 < x < 60, 0 < y < 7
Per altri commenti: Modelli differenziali.