Exponentiële en logaritmische functies > Groeimodellen
123456Groeimodellen

Antwoorden van de opgaven

Opgave 1
a

Achtereenvolgens:

  • Bij N 1 is sprake van exponentiële groei met groeifactor 1,5. De groei wordt steeds sterker.

  • Bij N 2 is sprake van groei volgens een machtsfunctie. Ook nu wordt de groei steeds sterker.

  • Bij N 3 is in het begin sprake van exponentiële groei , maar die groei wordt na verloop van tijd minder sterk en nadert naar een situatie waarin er van groei eigenlijk geen sprake meer is.

  • Bij N 4 is vanaf het begin sprake van steeds minder sterke groei.

b

Achtereenvolgens:

  • Bij N 1 wordt de groeisnelheid steeds groter.

  • Bij N 2 wordt de groeisnelheid ook steeds groter.

  • Bij N 3 wordt de groeisnelheid eerst groter, maar na een bepaald punt steeds kleiner tot hij naar 0 nadert.

  • Bij N 4 wordt de groeisnelheid vanaf het begin steeds kleiner en nadert hij naar 0.

Opgave 2
a

Maak een tabel van log ( N ) voor t = 0 , 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , ....

b

`log(K) = log(600 * 0,8^t) = log(600) + log(0,8^t) = log(600) + t * log(0,8)` .

c

Rechte lijn door ( 0 , log ( 600 ) ) met richtingscoëfficiënt log ( 0,8 ).

d

`log(K) = log(600 * 0,8^t) = log(600) + log(0,8^t) = log(600) + t * log(0,8)` .

e

De grafiek van K ( t ) wordt nu een rechte lijn door ( 0 , 600 ), ( 1 , 480 ), ( 2 , 384 ), enzovoorts.
N ( t ) = a g t door ( 0,5 ; 8000 ) en ( 6 , 400 ) geeft a g 0,5 = 8000 en a g 6 = 400 . Dit levert op a = 10500 en g 0,58, dus N ( t ) = 10500 0,58 t .

f

Doen.

g

N ( t ) = 0 heeft geen oplossingen, de t-as is een horizontale asymptoot.

Opgave 3
a

Maak eerst een tabel.

b

`log(N_4(t)) = log(400 - 300 * 0,75^t)` . Dit kan niet herleid worden tot een lineair verband tussen `N_4` en `t` .

Opgave 4
a

Zie tabel.

`t` 0 1 2 3 4 5 6
`log(N)` 1,7 1,9 2,2 2,4 2,6 2,8 3,1
b

Grafiek is praktisch een rechte lijn, dus exponentiële groei.

c

`log(N) ~~ 1,70 + 0,225t`

d

`N(t) ~~ 50 * 1,68^t`

Opgave 5
a

`log(N) = log(20) + 1,5 * log(t)` geeft een rechte lijn door `(0,log(20))` met richtingscoëfficiënt `1,5` .

b

Je krijgt een rechte lijn door `(0,0)` , `(1,20)` , etc.

c

`log(K) = log(600 * t^(0,8)) = log(600) + log(t^(0,8)) = log(600) + 0,8 log(t)` .

d

Rechte lijn door `(0,0)` , `(1,600)` , etc.

Opgave 6
a

Aan de machten van 10 op horizontale en verticale as.

b

Kleine honden zitten bij ( 10 1,1 , 10 2,4 ) .

c

log ( P ) 2,41 0,14 log ( m ) geeft P = 10 2,4 m -0,14 .
(Kan ook met behulp van twee afgelezen punten.)

d

P 131 passen per minuut.

Opgave 7
a

Doen. Vergelijk jouw lijn met de door Excel gegeven lijn.

b

Grafiek op het Excelblad gaat door `(8,10)` en ongeveer door `(21,100)` . `N(t) = a * text(e)^(kt)` geeft dan `a * text(e)^(8k) = 10` en `a * text(e)^(21k) = 100` zodat `text(e)^(13k) = 100/10 = 10` en `k ~~ 0,18` . Vul je dit in één van beide vergelijkingen in, dan vind je `a ~~ 2,23` . Dus `N(t) ~~ 2,23 * text(e)^(0,18t)` . (Je kunt ook uitgaan van `N(t) = a * g^t` . Dan vind je `N(t) ~~ 2,23 * 1,19^t` .)

c

Maak een tabel bij de bij b gevonden functie op je grafische rekenmachine.

d

`N(t) = 2,23 text(e)^(0,18t) > 1000` geeft `t = (ln(1000/(2,23)))/(0,18) ~~ 33,9` . Dus na `34` dagen.

Opgave 8
a

Doen, in beide gevallen liggen de punten redelijk op een rechte lijn. Je krijgt daarom een machtsfunctie `T = a * R^b` .

b

De grafiek moet in ieder geval door `(1,1)` .

c

Het antwoord bij b betekent: `a = 1` . Neem je aan dat de grafiek ook door `(30,165)` gaat dan wordt `165 = 30^b` en dus `b = (ln(165))/(ln(30)) ~~ 1,50` . Dus `T = R^(1,5)` .

d

`R = 38,4851` geeft volgens de formule `T ~~ 238,5` jaar.

Opgave 9
a

Doen.

b

Zie het voorbeeld. Je kunt wel een ander punt kiezen, maar je formule zal uiteindelijk niet heel veel afwijken van die in het voorbeeld.

c

`N'(t) = (-350)/((1 + 174 * 0,81^t)^2) * 174 * ln(0,81) * 0,81^t` .
`N"(t) = (-350)/((1 + 174 * 0,81^t)^3) * 174 * ln^2(0,81) * 0,81^t * (174 * 0,81^(t - 1)) = 0` geeft `t ~~ 24,48` .
(Het verschil met de gevonden waarde in het voorbeeld zit hem waarschijnlijk in de afronding naar `0,81` .)

Opgave 10

Los op N ( t ) = 0 , dit geeft g t = 1 b .
Substitueer dit in de formule voor N ( t ) .

Opgave 11
a

Nu wordt `20,7 = 20 + 60 * g^(20)` en ook dit geeft `g ~~ 0,80` . Je krijgt dus hetzelfde functievoorschrift.

b

`T'(t) = 60 * ln(0,80) * 0,80^t` en dus is `T'(10) ~~ -1,44` . De afkoelingssnelheid is ongeveer `1,44` °C/min.

Opgave 12
a

De hoogteverschillen per 2 weken zijn niet constant, dus geen lineaire groei.
Er is geen sprake van een constante groeifactor per 2 weken, dus ook geen exponentiële groei.
Het is daarom geen van beide.

b

Zie de tabel hieronder. Maak bij deze tabel een grafiek.

t 2 4 6 8 10 12
log(F) 0,786 0,207 -0,296 -0,911 -1,701 -2,409
c

Je kunt een rechte lijn tekenen die de zes punten van de grafiek van F redelijk benadert. Dus is er een lineair functievoorschrift F ( t ) = a t + b . Met F ( 2 ) = 0,786 en F ( 12 ) = -2,409 vind je een richtingscoëfficiënt van ongeveer -0,32. En zo krijg je F ( t ) -0,32 t + 1,43 .

d

`F(t) = log((256 - H(t))/(H(t))) = -0,32t + 1,43` geeft `(256 - H(t))/(H(t)) = 10^(-0,32t + 1,43)` en dus `256 - H(t) = H(t) * 10^(-0,32t + 1,43)` . Dit levert op: `256 = H(t) * (10^(-0,32t + 1,43) + 1)` zodat `H(t) = 256/(10^(-0,32t + 1,43) + 1) = 256/(1 + 10^(-0,32t + 1,43))` .
Er is sprake van geremde exponentiële groei.

e

Groeisnelheid `H'(t) = (-256)/((10^(-0,32t + 1,43) + 1)^2) * 10^(-0,32t + 1,43) * ln(10) * -0,32` .
Dus `H'(1) ~~ 12,6` is kleiner dan de gemiddelde groei in de tweede week omdat de groei dan nog steeds sneller toeneemt.

f

`H'(10) ~~ 3,1` is groter dan de gemiddelde groei in de tiende week omdat de groei dan steeds langzamer gaat.

g

`H'(t)` heeft een maximum voor `t ~~ 4,47` . Dit is op dag `4` .
Je kunt dit algebraïsch berekenen met behulp van de tweede afgeleide: `H"(t) = 0` oplossen.

Opgave 13
a

Doen.

b

De grafiek is op dubbellogaritmisch papier bij benadering een rechte lijn.

c

Je vindt iets als a 59 en a 0,54 , dus E 59 m 0,54 .

d

4609 cal/km.

Opgave 14
a

Er is sprake van een minteken omdat de hoeveelheid afneemt. De afnamesnelheid is recht evenredig met de hoeveelheid.

b

`G'(x) = -kb * text(e)^(-kx) = -k * G(x)` .

c

`G(6) = b * text(e)^(-0,2 * 6) ~~ b * 0,30` . `30` % van het graan is nog niet uit het stro geschud.

d

Hoe groter `k` , hoe meer graan er uit het stro wordt gehaald, vandaar die naam.
`v = 2` geeft `k = 0,5` .
`G(6) = b * text(e)^(-0,5 * 6) ~~ b * 0,05` . `5` % van het graan is nog niet uit het stro geschud.

e

Dan moet `G(6) = 0` . Dit lukt alleen als `v = 0` .

Opgave 15
a

Afname `1,5` keer zo groot past niet bij een lineair proces. Afname neemt exponentieel toe, wat overblijft dus niet.

b

`1,0414^10 ~~ 1,5` en `3311 - 274 * 1,5 = 2900` .

c

In het jaar 2032.

d

`y'(t) = -274 * ln(1,0414) * 1,0414^t` .
Nu is `y'(0) = -274 * ln(1,0414) * 1` en `y'(10) = -274 * ln(1,0414) * 1,5` , dus het klopt.

Opgave 16
a

De grafiek bij deze tabel is op dubbellogaritmisch papier bij benadering een rechte lijn door ( 63,5 ; 1,65 ) en ( 225,0 ; 3,00 ) .

b

Als je de twee punten bij a invult krijg je 1,65 = A 63,5 a en 3 = A 225 a .
Hieruit volgt 3 1,65 = ( 225 63,5 ) a en dus a 0,47 .
Dit geeft A 0,24 .

Opgave 17
a

Gegeven is `G_(text(eind)) = 0,60` en je leest af `G(0) = 0,065` . Dus `0,065 = 0,60 - b` , zodat `b = 0,535` .
Verder lees je af dat `N(20) = 2000` . Dus: `2000 = 5000text(e)^(20a)` , zodat `a ~~ -0,046` .
Ook lees je af dat `G(8) = 0,50` , zodat `0,50 = 0,60 - 0,535 * text(e)^(8c)` en `c ~~ -0,21` .
Dus `N(t) ~~ 5000 * text(e)^(-0,05t)` en `G(t) = 0,60 - 0,54 * text(e)^(-0,21t)` .

b

`T(t) = N(t) * G(t) = 5000 * text(e)^(-0,05t) * (0,60 - 0,54 * text(e)^(-0,21t)) = 3000text(e)^(-0,05t) - 2700text(e)^(-0,26t)` .

c

`T'(t) = -150text(e)^(-0,05t) + 702text(e)^(-0,26t) = 0` geeft `text(e)^(0,21t) = 702/150` en dus `t ~~ 7,35` .
Het totale gewicht aan forellen is maximaal na ongeveer `7,35` maanden.

verder | terug