Як знайти експоненціальне рівняння з двома точками

Якщо ви знаєте дві точки, які потрапляють на певну експоненціальну криву, ви можете визначити криву, вирішивши загальну експоненціальну функцію, використовуючи ці точки. На практиці це означає підстановку точок на y та x у рівняння y = abх. Процедура простіша, якщо значення x для однієї з точок дорівнює 0, що означає, що точка знаходиться на осі y. Якщо жодна точка не має нульового значення x, процес розв'язування для x і y є трохи складнішим.

Чому експоненціальні функції важливі

Багато важливих систем дотримуються експоненціальних моделей зростання та занепаду. Наприклад, кількість бактерій у колонії зазвичай збільшується в геометричній прогресії, а випромінювання навколишнього середовища в атмосфері після ядерної події, як правило, зменшується в геометричній прогресії. Беручи дані та будуючи криву, вчені мають кращу можливість робити прогнози.

Від пари очок до графіка

Будь-яку точку на двовимірному графіку можна представити двома числами, які зазвичай записуються в форма (x, y), де x визначає горизонтальну відстань від початку координат, а y - вертикаль відстань. Наприклад, точка (2, 3) - це дві одиниці праворуч від осі y і три одиниці над віссю x. З іншого боку, точка (-2, -3) знаходиться на дві одиниці ліворуч від осі y. і на три одиниці нижче осі х.

Якщо у вас два бали, (x1, y1) та (x2, y2), ви можете визначити експоненціальну функцію, яка проходить через ці точки, підставивши їх у рівняння y = abх і розв’язування для a та b. Загалом, вам потрібно вирішити цю пару рівнянь:

р1 = abx1 та y2 = abx2, .

У цій формі математика виглядає дещо складною, але виглядає не так вже й після того, як ви зробили кілька прикладів.

Одна точка на осі X.

Якщо одне із значень x - скажімо x1 - дорівнює 0, операція стає дуже простою. Наприклад, вирішення рівняння для точок (0, 2) та (2, 4) дає:

2 = ab0 і 4 = ab2. Оскільки ми знаємо, що b0 = 1, перше рівняння стає 2 = a. Підставивши у друге рівняння a, вийде 4 = 2b2, який ми спростимо до b2 = 2, або b = квадратний корінь з 2, що дорівнює приблизно 1,41. Тоді визначальною функцією є y = 2 (1,41)х.

Ні точки на осі X

Якщо жодне з значень x не дорівнює нулю, вирішення пари рівнянь трохи громіздкіше. Генохмат розповідає нам простий приклад для роз’яснення цієї процедури. У своєму прикладі він обрав пару очок (2, 3) і (4, 27). З цього виходить наступна пара рівнянь:

27 = ab4

3 = ab2

Якщо розділити перше рівняння на друге, ви отримаєте

9 = b2

так b = 3. Можливо, щоб b також дорівнювало -3, але в цьому випадку припустимо, що це позитив.

Ви можете замінити це значення на b в будь-якому рівнянні, щоб отримати a. Використовувати друге рівняння простіше, тому:

3 = а (3)2 який можна спростити до 3 = a9, a = 3/9 або 1/3.

Рівняння, яке проходить через ці точки, можна записати як y = 1/3 (3)х.

Приклад із реального світу

З 1910 р. Приріст людського населення був експоненціальним, і, будуючи криву зростання, вчені можуть краще прогнозувати та планувати майбутнє. У 1910 році населення світу складало 1,75 мільярда, а в 2010 році - 6,87 мільярда. Беручи за відправну точку 1910, це дає пару очок (0, 1,75) та (100, 6,87). Оскільки значення x першої точки дорівнює нулю, ми легко можемо знайти a.

1,75 = ab0 або a = 1,75. Підключення цього значення разом із значеннями другого пункту до загального експоненціального рівняння дає 6.87 = 1.75b100, що дає значення b як сотий корінь з 6,87 / 1,75 або 3,93. Отже, рівняння стає y = 1,75 (сотий корінь з 3,93)х. Хоча для цього потрібно більше, ніж правило слайдів, вчені можуть використовувати це рівняння для проектування майбутньої кількості населення, щоб допомогти політикам у теперішньому часі створити відповідну політику.

  • Поділитися
instagram viewer