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"Pollution aux nitrates" Equation differentielle.

Posté par
Zazou8
11-12-11 à 13:55

Bonjour, voici l'exercice demandé :

une exploitation agricole utilise un certain type d'engrais qu'elle répand sur le sol.Une étude a montré qu'une fois répandu sur le sol une partie de l'engrais (1%) est transmise sous forme de nitrate dans l'eau de la nappe phréatique; ces nitrates sont ensuites dissous dans cette eau.
On note Q0 la quantité d'angrais répandu sur le sol à l'instant t=0.
A tout instant, la quantité de nitrates qui passe dans l'eau est notée q(t) et f(t) désigne la quantité de nitrates qui passe dissoute dans l'eau.
L'étude a encore montré que les fonctions q et f vérifient pour t supérieur ou égale à0 les équations différentielle suivantes :
(1) q'(t) = -0,7 q(t) avec q(0)=q0 =0,01 Q0
(2) f'(t)=0.7 q(t) -0.4 f(t) avec f(0) =0

1)Résoudre l'équation (1).
2)a) Résoudre l'équation différentielle y' + 0.4y = 0
b)Déterminer le réel k tel que la fonction définie par t: 0.7 q(0)k e-0.7t soit 1 solution particulière de (2) .
c)En déduire la résolution de l'équation différentielle (2)
3)On suppose dans cette question que q(0)=30
a)Montrer que f '(t) =70e-0.4t(-0.4 +0.7 e-0.3t)
b)Démontrer que l'équation -0.4+0.7e-0.3t =0 admet 1 solution unique t1 sur [0;+ [ .Vérifiez que 1.8< t1 <1.9
c)En déduire le signe de f '(t), puis le sens de variation de f sur [0; + [
d)Calculer la limite de f en +  
e)Construire le tableau de variation de f et tracer sa courbe représentative dans un repère du plan .
f)Donner une approximation de la quantité maximale de nitrates présente dans l'eau .
4)q(0) est à nouveau quelconque .
a)Donner une approximation de la quantité de nitrates présente dans l'eau en fonction de q(0)
b)En déduire la quantité maximale Q(0) d'engrais que l'on peut répandre sur le sol à l'instant t=0 de manière à ce que la quantité de nitrates présente dans l'eau ne dépasse pas 2.3

J'ai fais l'exercice jusqu'a la question 3-e

Je n'arrive pas a faire la 3-f ainsi que la 4-a, b. Aucune idée de la demarche a suivre ...

Merci, de bien vouloir m'aider .

Posté par
cailloux Correcteur
re : "Pollution aux nitrates" Equation differentielle. 12-12-11 à 11:53

Bonjour,

3)f) f(t)=70(e^{-0.4t}-e^{-0.7t})

On calcule f(t_1) avec t_1\approx 1.85

On trouve environ 14.23

4)a) f(t)=\dfrac{7}{3}q_0(e^{-0.4t}-e^{-0.7t})

et f est maximale pour la même valeur t_1\approx 1.85

on touve environ 1.11 q_0

4)b On doit donc avoir:

1.11q_0\leq 2.3

0.0111Q_0\leq 2.3

Q_0\leq 207

A vérifier...





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