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Ecuaciones diferenciales ordinarias - modelos matematicos
Tema:
Modelos matematicos
Con frecuencia se desea describir el comportamiento de algún
fenómeno de la vida real en términos matematicos; dicho
sistema
puede ser físico, sociológico o hasta económico.
La descripción matematica de un sistema
o un fenómeno se llama modelo matematico.
La formulación de un modelo matematico de un sistema se inicia
Mediante la identificación de las variables causantes del
cambio del
sistema. Podremos elegir no incorporar todas las variables en
el modelo
desde el comienzo. en este paso identificamos
el nivel de resolución del
modelo.
Se establece un conjunto de hipótesis
razonables acerca del
sistema que tratamos de describir. Esas hipótesis
también incluyen todas las leyes
empíricas aplicables al sistema.
Periodo medio En física, el periodo medio es una
medida de la estabilidad de una
sustancia radiactiva. Es, simplemente, el tiempo que transcurre para que
se desintegre o
transmute la mitad de los atomos en una muestra inicial, A_0, y se
conviertan en atomos de otro
elemento. Mientras mayor sea su semivida, mas estable es una sustancia;
por ejemplo, la
semivida del
radio Ra-226, muy radiactivo, es unos 1700 afíos. En ese
lapso, la mitadde
determinada cantidad de Ra-226 se transmuta y forma radón, Rn-222. El
isótopo mas común del uranio, el U-238, tiene
periodo medio de 4500 millones de años. Es el tiempo
que tarda en
transmutarse la mitad de una cantidad de U-238 en plomo 206.
Periodo medio del
plutonio
Un reactor de cría convierte al uranio 238, relativamente estable, en
plutonio 239, un isótopo radiactivo. Al cabo de 15
años, se ha desintegrado el 0.043% de la cantidad inicial, Ae, de una
muestra de plutonio. Calcule el periodo medio de ese
isótopo, si la razón de desintegración es proporcional a
la cantidad presente.
SOLUCIÓN
Sea A(t) la
cantidad de plutonio que queda en cualquier momento t. Como
Axiomas de la probabilidad: son las condiciones mínimas que deben
verificarse para que una función definida sobre un
conjunto de sucesos determine consistentemente sus probabilidades.
Teorema de la probabilidad: nos permite calcular la probabilidad de un suceso a partirde probabilidades condicionadas.
Teorema de la suma: Si un acontecimiento puede
producirse sea por la realización de un acontecimiento A o por la de un
acontecimiento B, su probabilidad es la suma de las probabilidades de los dos
acontecimientos restando la probabilidad de que ambos sucedan a la vez. P(A+B)
= P(A) + P(B) - P(AB)Un caso particular se produce cuando A y B son
incompatibles, entonces P(AB) es cero yP(A+B) = P(A) + P(B)
Teorema de la multiplicación: Cuando un acontecimiento resulta del
concurso de dos acontecimientos A y B, la probabilidad es igual a la de uno de
ellos, A, por ejemplo, multiplicada por la probabilidad nueva que corresponde
al acontecimiento B cuando se sabe que A se ha realizado.
Probabilidad condicional: El conocer información sobre un experimento puede modificar la idea que uno se hace sobre
la probabilidad de un evento. La probabilidad de esperar mas de una hora
para comprar un billete, es mayor si hay mucha gente
delante de uno. No tiene por qué haber una
relación causal o temporal entre A y B. A puede
preceder en el tiempo a B, sucederlo o pueden ocurrir simultaneamente.
A puede causar B, viceversa o pueden no tener relación
causal. Las relaciones causales o temporales son
nociones que no pertenecen al ambito de la probabilidad.
Puedendesempeñar un papel o no dependiendo de
la interpretación que se le dé a los eventos.El condicionamiento
de probabilidades puede lograrse aplicando el teorema de Bayes.
Teorema de Bayes: el teorema de Bayes es de enorme relevancia puesto que
vincula la probabilidad de A dado B con la probabilidad de B dado A. Es decir
que sabiendo la probabilidad de tener un dolor de cabeza dado que se tiene
gripe, se podría saber -si se tiene algún dato mas-, la
probabilidad de tener gripe si se tiene un dolor de cabeza, muestra este
sencillo ejemplo la alta relevancia del teorema en cuestión para la
ciencia en todas sus ramas, puesto que tiene vinculación íntima
con la comprensión de la probabilidad de aspectos causales dados los
efectos observados.
U niversidad Nororiental Gran Mariscal de Ayacucho
Facultad de Ciencias Económicas y Sociales
Escuela de Administración de Empresa
Catedra: Estadística
Actividad Nº 1 de Unidad 3
Profesor: Realizado por:
Ricardo Guevara Girón María C.I 21.250.619
Puerto Ordaz, 07 diciembre del
2012
en el ejemplo 1, la solución
del
problema de valor inicial
dA/dt=kA, A(0)=A_0
es A(t)=A_0 e^kt Si se ha desintegrado el 0.043% de los atomos de A_o,
queda el 99.957%.
Para calcular la constante k
(o declinación) empleamos
0.99957A_0 =
A(15), esto es, 099957A_0= A_0 e^15k .
Despejamos k y tenemos k=1/15 ln0.99957 = -0.00002867. En consecuencia
Si el periodo medio es el valor que corresponde a A(t) = Ad2, despejando a t se
obtiene A_d2= A_0 e^(-0)=OO”02867’, es decir, f =
e-0.00002867’.
De acuerdo con esta ecuación
t= ln2/0.00002867=24.180 anos