疫苗实验室收集的样本中某种病毒的数量 vv 由 v=me2t+nv = me^{2t} + n 给出,其中 mm 和 nn 是常数,tt 的单位为天。
初始时,存在的病毒数量为 2000。1 天后增加到 5000。

  1. (a)

    求 mm 和 nn 的值。

  2. (b)

    求病毒数量首次达到 100 万所需的天数。

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完整解法

2(a)

1. Form the first equation using the initial condition

When t=0t = 0, v=2000v = 2000.
2000=me2(0)+n2000 = me^{2(0)} + n
m+n=2000— (1)m + n = 2000 \quad \text{--- (1)}

2. Form the second equation using the condition after 1 day

When t=1t = 1, v=5000v = 5000.
5000=me2(1)+n5000 = me^{2(1)} + n
me2+n=5000— (2)me^2 + n = 5000 \quad \text{--- (2)}

3. Solve the simultaneous equations for $m$

From (1), n=2000−mn = 2000 - m.
Substitute into (2):
me2+(2000−m)=5000me^2 + (2000 - m) = 5000
m(e2−1)=3000m(e^2 - 1) = 3000
m=3000e2−1≈469.55≈470 (3 s.f.)m = \frac{3000}{e^2 - 1} \approx 469.55 \approx 470 \text{ (3 s.f.)}

4. Solve for $n$

n=2000−3000e2−1n = 2000 - \frac{3000}{e^2 - 1}
n≈1530.45≈1530 (3 s.f.)n \approx 1530.45 \approx 1530 \text{ (3 s.f.)}

答案

m=3000e2−1≈470m = \frac{3000}{e^2 - 1} \approx 470, n=2000−3000e2−1≈1530n = 2000 - \frac{3000}{e^2 - 1} \approx 1530

2(b)

1. Substitute the values of $m$ and $n$ from part (a) and set $v = 1000000$

From part (a), m=3000e2−1≈469.55m = \frac{3000}{e^2 - 1} \approx 469.55 and n=2000−m≈1530.45n = 2000 - m \approx 1530.45.
Set v=1000000v = 1000000:
469.55e2t+1530.45=1000000469.55e^{2t} + 1530.45 = 1000000

2. Solve for $t$ using natural logarithms

469.55e2t=998469.55469.55e^{2t} = 998469.55
e2t=998469.55469.55≈2126.43e^{2t} = \frac{998469.55}{469.55} \approx 2126.43
2t=ln⁡(2126.43)2t = \ln(2126.43)
2t≈7.66222t \approx 7.6622
t≈3.8311t \approx 3.8311

答案

3.833.83 days

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