Brauche Hilfe bei der Aufgabe
Logistische Differentialgleichung
Die logistische DGL ist eine nichtlineare homogene Differentialgleichung erster Ordnung und beschreibt das zeitliche Wachstum einer Population x mit Sättigung:
x˙−kx(xm−x)=0
a) Lösen Sie die vollständig nichtlineare DGL mit dem Ansatz der Separation der Variablen. Das dadurch erhaltene Integral lässt sich mit der Substitution u=xx−xm bestimmen.
b) Die Ausbreitung einer Epidemie mit Immunisierung lässt sich mit Hilfe der logistischen DGL sehr vereinfacht beschreiben. In einer Stadt mit xm=130000 Einwohnern werden durch einen exakten vollständigen Massentests am Tag 0 eine Anzahl von x(0)=100 infizierten Personen registriert. Am Tag t=20 ergibt ein neuerlicher Massentest eine
Anzahl von x(20)=1000 infizierten Personen. Bestimmen Sie die Konstanten k und c aus diesen Angaben.
c) An welchem Tag sind demnach 120000 Personen in der Stadt infiziert (wenn k und c konstant bleiben, also keinerlei weitere Vorsichtmaßnahmen zur Verringerung der Wachstumsrate k eingeführt werden)?