某养鸡场发生病毒传播,每天有 2% 的鸡被感染。被感染的鸡每天都会被扑杀。如果 NN 是病毒感染开始前的鸡的总数,并且假设病毒继续以相同的速率传播,请解释为什么预计在 nn 天后存活的鸡的数量由 (0.98)nN(0.98)^n N 给出。 已知该病毒将在 7 天内感染 xx % 的鸡。计算 xx 的值(保留至 2 位有效数字)。 已知在 nn 天后预计存活的鸡的数量可以表示为 NeknNe^{kn},求常数 kk 的值。

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完整解法

6(i)

1. Determine the proportion of chickens remaining alive after one day

Since 2%2\% of the chickens are infected and culled daily, the percentage of chickens remaining alive each day is 100%−2%=98%100\% - 2\% = 98\%.
This means the number of chickens is multiplied by a factor of 0.980.98 each day.

2. Generalise the pattern to $n$ days to show the given formula

After 1 day, number of chickens alive = 0.98N0.98N.
After 2 days, number of chickens alive = 0.98(0.98N)=(0.98)2N0.98(0.98N) = (0.98)^2 N.
Following this pattern, after nn days, the number of chickens expected to be alive is (0.98)nN(0.98)^n N.

答案

Since 98%98\% of the chickens remain alive each day, the number of chickens is multiplied by 0.980.98 daily. Thus, after nn days, the number of chickens alive is (0.98)nN(0.98)^n N.

6(ii)

1. Find the proportion of chickens alive after 7 days

Number of chickens alive after 7 days = (0.98)7N(0.98)^7 N
≈0.8681N\approx 0.8681 N

2. Calculate the percentage of infected chickens and round to 2 significant figures

Number of infected chickens = N−0.8681N=0.1319NN - 0.8681 N = 0.1319 N
Percentage infected = 0.1319×100%=13.19%0.1319 \times 100\% = 13.19\%
x=13.19≈13x = 13.19 \approx 13 (to 2 s.f.)

答案

1313

6(iii)

1. Equate the new expression to the expression from part (i)

Nekn=N(0.98)nNe^{kn} = N(0.98)^n

2. Solve for $k$ by taking the natural logarithm

ekn=(0.98)ne^{kn} = (0.98)^n
(ek)n=(0.98)n(e^k)^n = (0.98)^n
ek=0.98e^k = 0.98
k=ln⁡(0.98)k = \ln(0.98)
k≈−0.0202027k \approx -0.0202027
k=−0.0202 (to 3 s.f.)k = -0.0202 \text{ (to 3 s.f.)}

答案

k=−0.0202k = -0.0202

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