一个博物学家团队正在研究某岛屿上野猪数量的变化。据建议,在时间 年时,野猪的数量为 百只,可以用微分方程 来建模。
- (i)
已知当 时 ,求用 表示 的表达式。
- (ii)
求野猪数量达到 200 只所需的精确时间。
- (iii)
用简单的语言解释,根据该模型,岛上的野猪数量最终会发生什么变化。
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
3(i)
1. Separate the variables to set up the integrals.
2. Express the rational function as partial fractions.
Substituting
Substituting
3. Integrate both sides of the equation.
4. Use the initial condition to find the constant of integration.
Given when (noting that and , we can drop the absolute values):
5. Rearrange the equation to make $x$ the subject.
Multiply by 5:
3(ii)
1. Solve part (i) concisely to obtain the relationship between $x$ and $t$ (dependency).
Since part (i) is a prerequisite, we first find in terms of :
Using partial fractions:
Given when :
2. Interpret the population value and solve for exact $t$.
The population is hundred, so a population of 200 wild boars corresponds to .
Substitute into the intermediate equation (or the final expression for ):
years
3(iii)
1. Evaluate the limit of $x$ as $t \to \infty$ using the result from (i)
From part (i), the solution is typically expressed in the form .
As , the term .
Therefore, .
2. Interpret the mathematical limit in the context of the problem
Since represents the population in hundreds, a value of corresponds to .
Hence, the population will approach 500 over a long time.
The population of wild boars will eventually stabilise at 500.
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