在化学反应中,化合物 是由两种化合物 和 反应生成的。 在反应开始后 秒时,存在的 、 和 的质量(以克为单位)分别为 、 和 。在任何时刻, 的生成速率与当时存在的 和 的质量乘积成正比。已知当 时, 且 。 [续]
- (i)
写出联系 和 的微分方程,并求出比例常数的值。
- (ii)
求解第 (i) 问中求得的微分方程,并求出用 表示 的表达式。
它不会直接告诉你答案,而是问你卡在哪一步看看 AI 是怎么陪你一步步弄懂这道题的
完整解法
11(i)
1. Translate the given problem statement into a differential equation using a constant of proportionality $k$.
The rate of formation of is . It is proportional to the product of the masses of and , which are and respectively.
2. Substitute the initial conditions to find the value of $k$.
Given and when :
and
11(ii)
1. Substitute the constant of proportionality from part (i) and separate the variables.
From part (i), the differential equation is:
Separating the variables:
2. Decompose the rational expression using partial fractions.
Let
Substituting
Substituting
Substitute back into the integral equation:
3. Integrate both sides to find the general solution.
4. Apply the initial condition to evaluate the constant of integration.
Given when :
Substituting back into the equation:
5. Remove the logarithm and use the physical context to determine the sign.
Since compound is formed from (initial mass g), the mass must be less than . Thus for , and , allowing us to remove the absolute value bars.
6. Rearrange the equation to make $x$ the subject.
Cross-multiplying:
Group terms involving :
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