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[Risolto] Questione di concentrazione

  

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Un farmaco somministrato per via intramuscolare prima viene iniettato nel muscolo e poi passa nel sangue. La sua concentrazione aumenta inizialmente fino a raggiungere il valore massimo, pari a $1 \mathrm{mg} / \mathrm{L}$, poi decresce riducendosi progressivamente a zero. La legge che la descrive, in funzione del tempo misurato in ore, è del tipo
$$
c(t)=4\left(2^{-k t}-2^{-2 k t}\right), \quad \text { con } k \in \mathbb{R}^{+} .
$$
a. Verifica che tale legge descrive bene il modello: la concentrazione è inizialmente nulla, assume solo valori positivi per $t>0$ e tende ad annullarsi al passare del tempo.
b. Determina il valore del parametro $k$ in modo che la concentrazione massima si raggi

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* c(t) = 4*(2^(- k*t) - 2^(- 2*k*t)) = (2^(k*t) - 1)*2^(2 - 2*k*t)
* c'(t) = (k*ln(2))*(2^(3 - 2*k*t) - 2^(2 - k*t))
* c''(t) = ((k*ln(2))^2)*(2^(2 - k*t) - 2^(4 - 2*k*t))
------------------------------
a) Verifica
---------------
a1) c(0) = 4*(2^(- k*0) - 2^(- 2*k*0)) = 4*(1 - 1) = 0
---------------
a2) 4*(2^(- k*t) - 2^(- 2*k*t)) <= 0 ≡
≡ 2^(- k*t) <= 2^(- 2*k*t) ≡ 2^(k*t) <= 1 ≡
≡ k*t <= 0
che, con k ∈ R+, vuol dire t <= 0
---------------
a3) k ∈ R+ implica lim_(t → + ∞) c(t) = 0
------------------------------
b) Massimo
* (c'(t) = 0) & (c''(t) < 0) & (k > 0) & (t > 0) ≡
≡ ((k*ln(2))*(2^(3 - 2*k*t) - 2^(2 - k*t)) = 0) & (((k*ln(2))^2)*(2^(2 - k*t) - 2^(4 - 2*k*t)) < 0) & (k > 0) & (t > 0) ≡
≡ (2^(3 - 2*k*t) = 2^(2 - k*t)) & (2^(2 - k*t) < 2^(4 - 2*k*t)) & (k > 0) & (t > 0) ≡
≡ (t = 1/k) & (2^(2 - 1) < 2^(4 - 2*1)) ≡
≡ (t = 1/k) & (2 < 4) ≡
≡ t = 1/k
---------------
b1) "pari a 1 mg/L" implica (t = 1 s) & (k = 1/s)
---------------
b2) "Determina ... k in modo che ... si raggiunga [al tempo T]" k = 1/T.



Risposta
SOS Matematica

4.6
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