Citat:
Ursprungligen postat av NoLifeFucker
Envariabel-tenta-plugg!
Det tar 5 minuter att tömma en trasig hink (ett hål i botten av hinken) med vattendjup 3 dm. Man vet att vattendjupet minskar med en hastighet vilken i varje ögonblick är proportionell mot kvadratroten ur vattendjupet.
Sökt är proportionalitetskonstanten som uppfyller detta.
Help please

Låt y(t) vara vattendjupet i hinken vid tid t.
Att vattendjupet "minskar med hastighet som är proportionell mot roten ur vattendjupet" är själva modellen som vi skall använda.
Matematiskt motsvaras detta av y'(t) = k*y^0,5.
Om hinken är full vid t=0 och det tar 5 minuter att tömma den så innebär detta att y(t) uppfyller
y(0) = 3 (dimensionen på t tar vi som minuter, och dimension på y i decimeter) samt att y(5) = 0.
Vår differentialekvation skriver vi som dy/dt = k*y^0.5, vi noterar att detta är en separabel ODE.
dy/(y^0.5) = k*dt
sen hittar vi en primitiv till båda sidor:
2*y^0.5 = kt + C, eller y(t) = (kt + C)^2/4. (Verifiera själv att denna uppfyller y' = k*sqrt(y) !)
Anpassning till randvillkoren ger 3 = y(0) = C^2/4, alltså C = +- sqrt(12).
Samt att 0 = y(5) = (5k +C)^2/4. Detta är noll då 5k = -C, dvs. k = -C/5.
Så y(t) = (-Ct/5 + C)^2/4, där C = +-2sqrt(3) (Det spelar ingen roll vilket tecken vi använder p.g.a kvdaraten) och proportionalitetskonstanten k är som sagt +- 2sqrt(3)/5 (dimension: roten ur decimeter per minut)