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7. Grippeepidemie
Die jährliche Grippeepidemie hat gerade begonnen. Aus den ersten eingehenden Meldungen modellieren Epidemiologen des Robert-Koch-Instituts eine Prognosefunktion für die Entwicklung der Erkranktenzahlen: \( \mathrm{N}(\mathrm{t})=\left(6 \mathrm{t}-\mathrm{t}^{2}\right) \cdot \mathrm{e}^{\mathrm{t}-6}(\mathrm{t} \) in Wochen, \( \mathrm{N} \) : Anzahl der Erkrankten in Mio. \( ) \).
a) Wie lange wird die Epidemie dauern?
b) Wann ist das Maximum erreicht? Wie groß ist die maximale Erkranktenzahl?
c) Wann nimmt die Zahl der Erkrankten am schnellsten zu? Wie groß ist sie zu diesem Zeitpunkt? Wie groß ist zu diesem Zeitpunkt die Zunahmerate?

Aufgabe:

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a) Sie dauert, bis N(t) wieder 0 ist. Bestimme also die Nullstellen.

b) Im Maximum ist üblicherweise die erste Ableitung gleich 0. Es wäre also keine schlechte Idee, die erste Ableitung zu bilden und gleich 0 zu setzen.

c) Da sollte die erste Ableitung ihr Maximum annehmen.

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\( \mathrm{N}(\mathrm{t})=\left(6 \mathrm{t}-\mathrm{t}^{2}\right) \cdot \mathrm{e}^{\mathrm{t}-6} \)

a) Wie lange wird die Epidemie dauern?

\( \left(6 \mathrm{t}-\mathrm{t}^{2}\right) \cdot \mathrm{e}^{\mathrm{t}-6} =0\)

Satz vom Nullprodukt:

\(  \mathrm{e}^{\mathrm{t}-6} ≠0\)

\( 6 \mathrm{t}-\mathrm{t}^{2} =0\)

\( t_1=0 \) Beginn der Epidemie.

\(t_2=6\) Ende der Epidemie.

Dauer der Epidemie 6 Wochen.

b) Wann ist das Maximum erreicht?

\( \mathrm{N'}(\mathrm{t})=\left(6 -2\mathrm{t}\right) \cdot \mathrm{e}^{\mathrm{t}-6}+\left(6 \mathrm{t}-\mathrm{t}^{2}\right) \cdot \mathrm{e}^{\mathrm{t}-6} \)

\( \left(6 -2\mathrm{t}\right) \cdot \mathrm{e}^{\mathrm{t}-6}+\left(6 \mathrm{t}-\mathrm{t}^{2}\right) \cdot \mathrm{e}^{\mathrm{t}-6}=0 \)

\( e^{t-6}(6-2t+6t-t^2) =0\)   

\( e^{t-6}(6+4t-t^2) =0\) 

\( 6+4t-t^2 =0\)

\(t_1=2-\sqrt{10} \) kommt nicht in Betracht (weil \(t_1<0 \)

\(t_2=2+\sqrt{10} \)

Nach \(≈5,2\)  Wochen ist ist das Maximum erreicht.

Wie groß ist die maximale Erkranktenzahl?

Berechne  \(N(2+\sqrt{10})=...\)

c) Wann nimmt die Zahl der Erkrankten am schnellsten zu?

Berechne \(N''(t)=0\)

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Und wo ist das konkrete Problem?

a) Nullstelle berechnen.

b) Hochpunkt berechnen.

c) Wendepunkt mit positiver Steigung berechnen und die Steigung zusätzlich angeben.

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