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Eq Malthusianes, Apuntes de Matemáticas

Asignatura: Matemàtiques, Profesor: Sebastià Massanet Massanet, Carrera: Biologia, Universidad: UIB

Tipo: Apuntes

2016/2017

Subido el 09/11/2017

lukario13
lukario13 🇪🇸

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Taller I de Matem´aticas I
1r Grados de Biolog´ıa y Bioqu´ımica
Ejercicio 1. Tenemos una plantaci´on de guisantes con 500 plantas adultas. Cada planta adulta
produce una media de 50 semillas en verano. Adem´as, cada no nosotros plantamos a finales de
verano otras 2000 semillas. De todas estas semillas, el 56.4% nunca llega a germinar mientras que el
42.2% germina pero muere en la primavera, antes de llegar a producir fruto o ser recogidas. Por otro
lado, el 60% de las plantas adultas que han dado fruto muere cada no en invierno.
a) Digamos xnal umero de plantas adultas que tenemos a finales del verano n-´esimo, justo
despu´es de plantar las semillas. Escribid la ecuaci´on maltusiana que satisface la sucesi´on (xn)ny
explicad omo la hab´eis obtenido.(3 puntos)
Soluci´on. xn+1 = node plantas adultas que sobreviven del no anterior + node semillas que llegan
a ser adultas
node plantas adultas que sobreviven del no anterior = plantas que hab´ıa el no anterior - plantas
adultas del no anterior que se mueren (60%)
node semillas que llegan a ser adultas = node semillas que se plantan el no anterior (tanto las
que provienen de las semillas producidas por las plantas adultas como las que plantamos nosotros)
- node semillas que se plantan el no anterior que no llegan a su estado adulto (ya sea porque no
llegan a germinar o porque se mueren antes del verano)
xn+1 =xn60
100 ·xn+ (2000 + 50 ·xn)56.4 + 42.2
100 ·(2000 + 50 ·xn)
Arreglando la ecuaci´on,
xn+1 = 1.1xn+ 28
b) ¿Qu´e vale xnpara cada valor n0? (2.5 puntos)
Soluci´on. Buscamos la soluci´on de la ecuaci´on malthusiana que hemos calculado anteriormente.
Sabemos que la soluci´on de una ecuaci´on malthusiana con inmigraci´on constante es la siguiente,
xn=qn·x0+b
q1b
q1
Partiendo de la ecuaci´on malthusiana calculada en el apartado anterior: xn+1 = 1.1xn+ 28,
sabemos que q= 1.1yb= 28. Adem´as sabemos que inicialmente tenemos 500 plantas adultas, por
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Taller I de Matem´aticas I

1r Grados de Biolog´ıa y Bioqu´ımica

Ejercicio 1. Tenemos una plantaci´on de guisantes con 500 plantas adultas. Cada planta adulta produce una media de 50 semillas en verano. Adem´as, cada a˜no nosotros plantamos a finales de verano otras 2000 semillas. De todas estas semillas, el 56.4% nunca llega a germinar mientras que el 42.2% germina pero muere en la primavera, antes de llegar a producir fruto o ser recogidas. Por otro lado, el 60% de las plantas adultas que han dado fruto muere cada a˜no en invierno.

a) Digamos xn al n´umero de plantas adultas que tenemos a finales del verano n-´esimo, justo despu´es de plantar las semillas. Escribid la ecuaci´on maltusiana que satisface la sucesi´on (xn)n y explicad c´omo la hab´eis obtenido.(3 puntos)

Soluci´on. xn+1 = no^ de plantas adultas que sobreviven del a˜no anterior + no^ de semillas que llegan a ser adultas

no^ de plantas adultas que sobreviven del a˜no anterior = plantas que hab´ıa el a˜no anterior - plantas adultas del a˜no anterior que se mueren (60%)

no^ de semillas que llegan a ser adultas = no^ de semillas que se plantan el a˜no anterior (tanto las que provienen de las semillas producidas por las plantas adultas como las que plantamos nosotros)

  • no^ de semillas que se plantan el a˜no anterior que no llegan a su estado adulto (ya sea porque no llegan a germinar o porque se mueren antes del verano)

xn+1 = xn −

· xn + (2000 + 50 · xn) −

· (2000 + 50 · xn)

Arreglando la ecuaci´on,

xn+1 = 1. 1 xn + 28

b) ¿Qu´e vale xn para cada valor n ≥ 0? (2.5 puntos)

Soluci´on. Buscamos la soluci´on de la ecuaci´on malthusiana que hemos calculado anteriormente. Sabemos que la soluci´on de una ecuaci´on malthusiana con inmigraci´on constante es la siguiente,

xn = qn^ ·

x 0 +

b q − 1

b q − 1 Partiendo de la ecuaci´on malthusiana calculada en el apartado anterior: xn+1 = 1. 1 xn + 28, sabemos que q = 1. 1 y b = 28. Adem´as sabemos que inicialmente tenemos 500 plantas adultas, por

lo tanto x 0 = 500 Sustituimos los valores de q y b,

xn = 1. 1 n^ ·

xn = 1. 1 n^ · 780 − 280

c) ¿Es la sucesi´on creciente o decreciente? Justificad vuestra respuesta. (1 punto)

Soluci´on. La sucesi´on es creciente dado que 1. 1 n^ es creciente ya que q > 1 y se multiplica por un valor positivo.

d) El terreno donde tenemos esta plantaci´on s´olo dispone de recursos para nutrir satisfactoria- mente un m´aximo de 800 plantas. ¿Cu´antos a˜nos tardar´ıa la plantaci´on en superar esta cantidad si no le pusi´eramos remedio? (2 puntos)

Soluci´on.

  1. 1 n^ · 780 − 280 > 800

  2. 1 n^ >

n >

log

780

log(1.1) n > 3. 41 n = 4 La plantaci´on tardar´ıa 4 a˜nos en superar las 800 plantas adultas.

e) Supongamos que decidimos desde el inicio segar C plantas a finales de verano despu´es de que hayan dado fruto para evitar la falta de recursos. ¿Cu´antas plantas como m´ınimo deber´ıamos segar cada a˜no para que a 10 a˜nos vista no se superen las 800 plantas? (1.5 puntos)

Soluci´on. Cada a˜no segamos C plantas, por lo tanto:

xn+1 = 1. 1 xn + 28 − C

De esta manera, b = 28 − C

xn = 1. 1 n^ ·

28 − C

28 − C

xn = 1. 1 n^ · (500 + 280 − 10 C) − 280 + 10C xn = 1. 1 n^ · (780 − 10 C) − 280 + 10C Ahora queremos saber el n´umero de plantas que deber´ıamos segar de manera que en 10 a˜nos no super´aramos las 800 plantas.