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温度計は、温度が20℃で5cを屋外に5cで、1分後に12cを読み取った部屋から、6cを読み取るのはいつですか?

\(t(t)\)を時間tの温度計の温度とします。

温度が低下するため、微分方程式を書き込むことができます。

$$ \ begin {align} \ frac {dt} {dt} =k(t-5)\ end {align} $$

ここで、kは正の定数です。

変数を分離して統合すると、次のようになります。

$$ \ begin {align} \ frac {1} {t-5} dt =kdt \ end {align} $$

$$ \ ln | t-5 | =kt+c_1 $$

$$ t-5 =ce^{kt} $$

$$ t =ce^{kt} +5 $$

初期条件\(t(0)=20 \)を使用して、\(c =15 \)を見つけます

したがって、微分方程式(1)の解の解はです

$$ t(t)=15e^{kt}+5 $$

他の指定された条件\(t(1)=12 \)を使用して、それを見つけます

$$ 12 =15e^k+5 $$

$$ e^k =\ frac {7} {10} \したがって$$

$$ k =\ ln \ frac {7} {10} $$

したがって、微分方程式(1)の解は次のとおりです。

$$ \ boxed {t(t)=15 e^{\ left(\ ln \ frac {7} {10} \ right)t} +5} $$

\(t =6 \)を設定すると、最終的に取得されます

$$ 6 =15e^{(\ ln \ frac {7} {10})t}+5 $$

$$ 1 =15e^{(\ ln \ frac {7} {10})t} $$

$$ \ frac {1} {15} =e^{(\ ln \ frac {7} {10})t} $$

$$(\ frac {1} {15})^{\ frac {1} {\ ln \ frac {7} {10}}} =t $$

$$ t =\ frac {\ ln {\ frac {1} {15}}} {\ ln \ frac {7} {10}} $$

$$ t =\ frac {\ ln 1- \ ln15} {\ ln7- \ ln 10} \ comprx 1.23 \ text {minutes} $$

したがって、温度計がCを読むには約1.23分かかります。

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