Lineare Differenzengleichungen 1. Ordnung vom Typ 3: xn+1=an xn+ bn
Das Leben im (Erd- )Boden bewirkt eine jährliche Zunahme der
Nährstoffkonzentration:
diese Zunahme reduziert sich aber jährlich um 1 % ausgehend von 35 % (also 34 %
im zweiten Jahr, 33 % im dritten usw.; kurz gesagt: Die Humusbildung lässt
nach). Durch Anbau von Getreide werden dem Boden Nährstoffe entzogen. Wird nicht
gedüngt, wächst weniger und der Nährstoffentzug wird - ausgehend von 400
Einheiten - jährlich um 5 % geringer. Wie entwickeln sich die Nährstoffmengen xn
in den nächsten Jahren, wenn derzeit x0 = 1070 Mengeneinheiten (ME)
im Boden zur Verfügung stehen?
Es gibt nun einen Starwert von a der der Veränderung durch pa unterworfen ist, in diesem Fall lineares Wachstum, b wächst wieder exponentiell:
p_3_ in einem (n , xn) Koordinatensystem, p_3 in einem (xn , xn+1) Koordinatensystem!
Es ist sowohl a als auch b einem Wachstumsprozess
unterworfen:
In unserem Fall daher:
Damit finden wir leicht jeden Wert:
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EX1:
250 Tiere einer gewissen Population sind von einer Krankheit befallen. Die
jährliche Zuwachsrate an kranken Tieren beträgt 20 %. Im ersten Jahr verenden 40
Tiere dieser Population, jedes weitere Jahr verenden um jeweils 10 % mehr (im
zweiten Jahr also 44 usw.).
Durch welche Differenzengleichung kann dieser Prozess beschrieben werden?
EX2:
Eine Krankheit verbreitet sich in einer Population auf folgende Weise: Die
Anzahl der neu infizierten Individuen sinkt - von 1000 beginnend - jedes Jahr um
5 % (dh.: im zweiten Jahr gibt es 950 Neuinfizierte, im dritten Jahr - rein
rechnerisch - 902,5 usw.). 25 % der zu Beginn infizierten Personen sterben vor
Ende des ersten Jahres. Dieser Prozentsatz sinkt (auf Grund medizinischer
Erfolge) in den darauf folgenden Jahren um jeweils 1 % (24 % im zweiten Jahr, 23
% im dritten Jahr usw.) - Wie entwickeln sich die Krankenzahlen in den nächsten
10 Jahren, wenn zu Beginn 5000 Personen erkrankt waren?