Problema 1 · Matemàtiques UAB 2022

Tema: Estudi i representació gràfica de funcions · Del examen Primer examen parcial de Matemàtiques (21-11-2022) (2022)

Enunciado

Problema 1. Dinàmica de tòxic en dipòsits

Un sistema format per dos dipòsits interconnectats i amb mescla perfecta conté inicialment aigua pura. El primer dipòsit té una capacitat de 1000 litres i el segon de 2000 litres. El sistema és travessat per un cabal continu de 500 litres per dia d'aigua neta que entra al primer tanc. A l'instant inicial t=0t = 0 (mesurat en dies), s'aboca sobtadament una massa de 4 grams d'una substància soluble tòxica al primer recipient. Per a tot t≥0t \ge 0, la quantitat en grams de tòxic present en el segon dipòsit ve descrita per la funció:

y(t)=8e−t/4(1−e−t/4)y(t) = 8e^{-t/4}\left(1 - e^{-t/4}\right)

a)

Avalueu y(0)y(0) i justifiqueu formalment que y(t)>0y(t) > 0 per a qualsevol valor t>0t > 0.

b)

Calculeu en quin instant de temps s'assoleix la màxima quantitat de tòxic en el segon dipòsit i quin és el valor d'aquest màxim.

c)

Representeu gràficament la funció y(t)y(t) per a t≥0t \ge 0 calculant prèviament el seu punt d'inflexió.

Enunciado: Problema 1 · Matemàtiques UAB 2022

Solución

Según los criterios oficiales de corrección

a) Avalueu y(0)

Solución: 0

a) Justifiqueu formalment que y(t) > 0 per a qualsevol valor t > 0

Solución: Com que l'exponencial és estrictament positiva, e−t/4>0e^{-t/4} > 0. Per a t>0t > 0, −t/4<0-t/4 < 0, de manera que e−t/4<1e^{-t/4} < 1, la qual cosa implica 1−e−t/4>01 - e^{-t/4} > 0. Com a producte de factors positius multiplicats per 8, y(t)>0y(t) > 0.

b) Calculeu en quin instant de temps s'assoleix la màxima quantitat de tòxic en el segon dipòsit

Solución: 4ln⁡(2)4\ln(2) dies / 2,772{,}77 dies

b) Quin és el valor d'aquest màxim?

Solución: 2 g

c) Abscissa del punt d'inflexió

Solución: 8ln⁡(2)8\ln(2) dies / 2ln⁡(4)2\ln(4) dies / 5,555{,}55 dies

c) Quantitat de tòxic al punt d'inflexió

Solución: 1.5 g / 3/2 g

c) Representeu gràficament la funció y(t) per a t >= 0

Solución: El gràfic s'inicia en l'origen (0,0)(0,0), creix de manera còncava fins al màxim en (4ln⁡(2),2)(4\ln(2), 2), canvia de concavitat a convexitat en el punt d'inflexió (8ln⁡(2),1,5)(8\ln(2), 1{,}5) i decreix asimptòticament cap a l'eix d'abscisses (y→0y \to 0 quan t→∞t \to \infty).

La explicación paso a paso, hecha con IA, es Premium. Premium

Resuélvelo aquí mismo: corrección automática, pistas y solución paso a paso.

‹ Ejercicio 2 - Estudi i representació gràfica de funcions · 2023 · Exercici 2 - Representació gràfica · 2014 ›

Más ejercicios de Estudi i representació gràfica de funcions