Alunos estão espalhando um boato de que a professora Gisele gosta de chocolate. Um modelo para a propagação desse boato é que a taxa de propagação é proporcional a fração
da população que ouviu o boato. Inicialmente, 100 alunos tinham ouvido o boato. Em 3 horas, 800 alunos tinham ouvido o boato. Se a Unifei tem 6400 alunos, em quantas horas todos os alunos saberão sobre o boato?
Passo 1
Primeiro, vamos resumir o que a questão está pedindo. Temos um boato que está se espalhando entre os alunos da Unifei. Inicialmente, 100 alunos ouviram o boato, e após 3 horas, esse número cresceu para 800 alunos. Sabemos que a taxa de propagação do boato é proporcional à fração da população que já ouviu. O total de alunos na Unifei é 6400. Queremos descobrir em quantas horas todos os alunos terão ouvido o boato.
Passo 2
Vamos começar entendendo a proporcionalidade da taxa de propagação. Se a taxa de propagação é proporcional à fração da população que ouviu o boato, podemos representar isso matematicamente como:
onde:
-
é o número de alunos que ouviram o boato, -
é a taxa de propagação, -
é a constante de proporcionalidade.
Passo 3
Essa equação é uma equação diferencial que descreve um crescimento exponencial. A solução geral dessa equação é:
onde
é o valor inicial de
.
Passo 4
Vamos usar os dados fornecidos para encontrar o valor de
. Sabemos que inicialmente
alunos, e que após 3 horas,
. Substituindo na equação:
Dividindo ambos os lados por 100:
Agora, aplicamos o logaritmo natural para resolver para
:
Passo 5
Agora que temos
, podemos usar a equação geral para encontrar o tempo
necessário para que todos os 6400 alunos ouçam o boato. Queremos que
:
Dividindo ambos os lados por 100:
Aplicando o logaritmo natural novamente:
Substituindo
pela expressão encontrada:
Resolvendo para
:
Passo 6
Simplificando os logaritmos:
Substituindo de volta:
Resposta
Todos os 6400 alunos saberão sobre o boato em 6 horas.
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Considere o problema de valor inicial
Suponha que . Encontre o instante
no qual a solução atinge, pela primeira vez, o valor 3,98 .
Suponha que
[2 pontos] Considere o seguinte P.V.I
Determine os valores de
para os quais as soluções
a) tendem a ;
b) fiquem limitadas;
c) tendem a .
a) tendem a
b) fiquem limitadas;
c) tendem a
Justifique todas as respostas!
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