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Probleme équation différentielle

Posté par hein (invité) 12-02-07 à 18:19

Bonjour

La pénicilline s'élimine du sang à une vitesse proportionnelle à la quantité rémanante dans le sang.

1°)Injection par piqure intraveineuse

A l'instant t=0 on injecte a un patient 100mg de pénicilline par piqure intraveineuse. On note Q(t) la quantité présente dans le sang à l'instant t(en minutes).

a°)démontrer que Q(t)=100e^-kt ou k est une constante réelle positive.
b°)Sachant que la demie-vie est de 3h calculer k
c°) étudier la fonction Q obtenue sur [0;+oo[

La a je ne sais pas comment faire.

La b je trouve k=3.8*10^-3 trouvez vous ça?

La c je trouve une fonction décroissante, mais est ce que je dois calculer la dérivée?

Posté par
Coll Moderateur
re : Probleme équation différentielle 13-02-07 à 09:17

Bonjour,

Question 1 :
La traduction de l'énoncé :

3$ \frac{dQ}{dt}\,=\,-k.Q

Ensuite...
3$ \frac{dQ}{Q}\,=\,-k.dt

\ln Q\,=\,-k.t\,+\,C^{ste}

or pour t = 0, Q = Q0 donc C^{ste}\,=\,\ln Q_0

soit

3$ \ln (\frac{Q}{Q_0})\,=\,-k.t

2$ Q\,=\,Q_0.e^{-k.t}

Question 2 : oui, k vaut environ 3,8.10-3 min-1

Question 3 : tu as étudié la fonction e-x...

Posté par hein (invité)re : Probleme équation différentielle 13-02-07 à 19:00

Merci Coll j'ai tout réussi à faire.

Maitenant j'ai la 2eme partie de mon devoir.

2°) injection continue : la perfusion.

Le produit est injecté à raison de A mg/min.
Si R(t) est la quantité présente dans le sang à l'instant t alors: R'(t)=A-kR(t)  (k est la constante trouvée au 1°)

a°)Sachant que R(0)=0, exprimer R(t) en fonction de A et de t. Calculer lim R(t) en +oo

Je ne comprends pas cette question.

Posté par
Coll Moderateur
re : Probleme équation différentielle 14-02-07 à 08:13

Bonjour,

Dans la première partie tu as vu comment une grande quantité de pénicilline injectée en une fois s'élimine petit à petit ; tu as calculé la quantité dans le sang en fonction du temps à partir de l'injection.

Dans cette seconde partie on considère une autre manière de soigner qui va permettre de maintenir dans le sang une quantité de pénicilline plus stable. Pour t = 0 on "branche" une perfusion qui va délivrer une quantité avec un débit constant A mg/min. Mais le corps réagit comme dans la première question c'est-à-dire que la quantité éliminée à tout instant est proportionnelle à la quantité présente. La variation de quantité présente à un moment donné est donc la différence entre ce qui est introduit par la perfusion et ce qui est éliminé par le corps :
R'(t) = A - k.R(t)

Il arrivera un moment (l'infini pour les mathématiciens) où la quantité éliminée à chaque instant sera égale à la quantité perfusée et donc où la quantité présente sera stable R()

Posté par hein (invité)re : Probleme équation différentielle 14-02-07 à 13:00

Oui d'accord coll mais la j'ai R'(t) mais je ne sais pas comment obtenir R(t). Sinon le principe de la perfusion je l'ai bien compris.

Posté par
Coll Moderateur
re : Probleme équation différentielle 14-02-07 à 13:39

R'(t) = A - k.R(t)
ou si tu préfères,
R'(t) = -k.R(t) + A

équation différentielle qui te permet de calculer R(t) sachant que pour t = 0 on a R(0) = 0

Posté par hein (invité)re : Probleme équation différentielle 14-02-07 à 13:51

Re Coll je trouve R(t)=(-A/k)e^-kt+A/k

Est-ce correcte?

Posté par
Coll Moderateur
re : Probleme équation différentielle 14-02-07 à 13:59



Que tu peux écrire (pour faire "joli")

3$ R(t) \,=\,\frac{A}{k} \( 1\,-\,e^{-kt} \)

Et donc pour t , R() = ...

Posté par hein (invité)re : Probleme équation différentielle 14-02-07 à 14:00

et bien lorsque t tend vers +oo : lim R(t)=A/k

Posté par
Coll Moderateur
re : Probleme équation différentielle 14-02-07 à 14:04

Bien sûr.

Vérification avec les unités :
A est exprimé en mg / min c'est-à-dire (masse) / (temps)
k est exprimé en min-1 c'est-à-dire en 1/(temps)

Donc R s'exprime en [(masse) / (temps)] / [ 1 / (temps)] = masse
ça a l'air de coller...

Posté par hein (invité)re : Probleme équation différentielle 14-02-07 à 14:05

Trés bien merci de m'avoir aidé Coll

Posté par
Coll Moderateur
re : Probleme équation différentielle 14-02-07 à 14:06

Je t'en prie
A une prochaine fois !

Posté par hein (invité)re : Probleme équation différentielle 14-02-07 à 19:35

J'ai une derniere question Coll.

b°) Si l'on veut maintenir a long terme 80 mg de pénicilline dans le sang calculer la valeur du débit A. Mais je ne sais pas comment résoudre cette question.

Posté par
Coll Moderateur
re : Probleme équation différentielle 14-02-07 à 19:52

Vraiment ?

Tu viens de calculer R() = A / k

Tu connais k ; on te donne R() et on te demande A...

Posté par hein (invité)re : Probleme équation différentielle 14-02-07 à 19:54

Ha oui ok c'est aussi simple que sa.

Donc A=0.304 mg/min ok?

Posté par
Coll Moderateur
re : Probleme équation différentielle 14-02-07 à 19:59

Pourquoi veux-tu que ce soit compliqué ? Oui, c'est ça...



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