26.6 Zastosowanie funkcji wykładniczej i funkcji logarytmicznej do rozwiązywania zadań umieszczonych w kontekście praktycznym
Kartkówka
Grupa A
Zadanie 1
W laboratorium biotechnologicznym prowadzono badania nad dynamiką wzrostu biomasy mikroalg hodowanych w zamkniętym fotobioreaktorze. W chwili rozpoczęcia pomiarów masa kolonii wynosiła \(6\text{ g}\). Zaobserwowano, że w sprzyjających warunkach oświetlenia i stałego napowietrzania przyrost biomasy w okresie \(30\) dni opisuje funkcja:
$$f(t) = 6 \cdot 2^{0{,}05 \cdot t}, \quad t \in \langle 0, 30 \rangle$$
gdzie \(t\) oznacza czas trwania eksperymentu w dniach, a \(f(t)\) wyraża masę mikroalg w gramach po \(t\) dobach od momentu zainicjowania pomiarów.
a) Wyznacz masę mikroalg po \(5\) dobach od rozpoczęcia obserwacji. Wynik podaj z dokładnością do \(0{,}1\text{ g}\).
b) Po ilu dniach początkowa masa hodowli ulegnie podwojeniu?
c) Po jakim czasie masa kolonii osiągnie wartość \(8\text{ g}\)? Wynik wyraź w dobach i pełnych godzinach z dokładnością do jednej godziny.
d) Oblicz masę mikroalg po \(30\) dniach prowadzenia eksperymentu. Wynik podaj z dokładnością do \(0{,}1\text{ g}\).
a) Wyznacz masę mikroalg po \(5\) dobach od rozpoczęcia obserwacji. Wynik podaj z dokładnością do \(0{,}1\text{ g}\).
b) Po ilu dniach początkowa masa hodowli ulegnie podwojeniu?
c) Po jakim czasie masa kolonii osiągnie wartość \(8\text{ g}\)? Wynik wyraź w dobach i pełnych godzinach z dokładnością do jednej godziny.
d) Oblicz masę mikroalg po \(30\) dniach prowadzenia eksperymentu. Wynik podaj z dokładnością do \(0{,}1\text{ g}\).
a) \(7{,}1\text{ g}\)
b) \(20\text{ dni}\)
c) \(8\text{ dni i } 7\text{ godzin}\) (czyli ok. \(199\text{ godzin}\))
d) \(17{,}0\text{ g}\)
b) \(20\text{ dni}\)
c) \(8\text{ dni i } 7\text{ godzin}\) (czyli ok. \(199\text{ godzin}\))
d) \(17{,}0\text{ g}\)
Wskazówki:
- Aby wyznaczyć masę hodowli w zadanym dniu, wstaw odpowiednią wartość zmiennej \(t\) bezpośrednio do wzoru funkcji \(f(t)\).
- Podwojenie masy oznacza moment, w którym wartość funkcji osiągnie dwukrotność masy początkowej, czyli \(f(t) = 2 \cdot f(0)\).
- Równanie postaci \(a^x = b\) rozwiązujemy poprzez obustronne zlogarytmowanie: \(x = \log_a b = \dfrac{\ln b}{\ln a}\).
- Część ułamkową doby zamieniamy na godziny poprzez pomnożenie jej przez \(24\), a następnie zaokrąglamy do najbliższej liczby całkowitej.
Rozwiązanie krok po kroku:
-
Podpunkt a) Obliczenie masy mikroalg po \(5\) dobach z funkcji \(f(t) = 6 \cdot 2^{0{,}05 \cdot t}\):
Wstawiamy argument \(t = 5\) do wzoru funkcji: $$\begin{aligned} f(5) &= 6 \cdot 2^{0{,}05 \cdot 5} \\[8pt] &= 6 \cdot 2^{0{,}25} \\[8pt] &= 6 \cdot 2^{\frac{1}{4}} \\[8pt] &= 6 \cdot \sqrt[4]{2} \end{aligned}$$ Przyjmując przybliżenie \(\sqrt[4]{2} \approx 1{,}1892\), obliczamy wartość liczbową: $$\begin{aligned} f(5) &\approx 6 \cdot 1{,}1892 \\[8pt] &\approx 7{,}1352\text{ g} \end{aligned}$$ Po zaokrągleniu do części dziesiątych otrzymujemy \(7{,}1\text{ g}\). -
Podpunkt b) Wyznaczenie czasu potrzebnego na podwojenie masy początkowej:
Masa początkowa w chwili \(t = 0\) wynosi: $$f(0) = 6 \cdot 2^{0} = 6\text{ g}$$ Podwojona masa to \(2 \cdot 6\text{ g} = 12\text{ g}\). Przyrównujemy wzór funkcji do tej wartości: $$\begin{aligned} 6 \cdot 2^{0{,}05 \cdot t} &= 12 \\[8pt] 2^{0{,}05 \cdot t} &= \dfrac{12}{6} \\[8pt] 2^{0{,}05 \cdot t} &= 2^1 \end{aligned}$$ Korzystając z różnowartościowości funkcji wykładniczej o podstawie \(2\), przyrównujemy wykładniki: $$\begin{aligned} 0{,}05 \cdot t &= 1 \\[8pt] \dfrac{1}{20} \cdot t &= 1 \\[8pt] t &= 20\text{ dni} \end{aligned}$$ Masa mikroalg podwoi się dokładnie po \(20\) dniach. -
Podpunkt c) Ustalenie momentu, w którym masa kolonii osiągnie \(8\text{ g}\):
Układamy równanie wykładnicze z wartością \(f(t) = 8\): $$\begin{aligned} 6 \cdot 2^{0{,}05 \cdot t} &= 8 \\[8pt] 2^{0{,}05 \cdot t} &= \dfrac{8}{6} \\[8pt] 2^{0{,}05 \cdot t} &= \dfrac{4}{3} \end{aligned}$$ Stosujemy definicję logarytmu o podstawie \(2\): $$\begin{aligned} 0{,}05 \cdot t &= \log_2\left(\dfrac{4}{3}\right) \\[8pt] \dfrac{1}{20} \cdot t &= \log_2 4 - \log_2 3 \\[8pt] t &= 20 \cdot (2 - \log_2 3) \end{aligned}$$ Korzystamy z przybliżenia \(\log_2 3 \approx 1{,}5850\) lub zamiany na logarytmy naturalne: $$\begin{aligned} \log_2\left(\dfrac{4}{3}\right) &= \dfrac{\ln(1{,}3333)}{\ln 2} \approx 0{,}4150 \\[8pt] t &\approx 20 \cdot 0{,}4150 \\[8pt] t &\approx 8{,}3008\text{ dnia} \end{aligned}$$ Wyznaczamy liczbę pełnych godzin z części ułamkowej doby: $$\begin{aligned} 0{,}3008 \cdot 24\text{ h} &\approx 7{,}22\text{ h} \approx 7\text{ godzin} \end{aligned}$$ Łączny czas wynosi zatem \(8\text{ dni i } 7\text{ godzin}\) (czyli w przybliżeniu \(199\text{ godzin}\)). -
Podpunkt d) Obliczenie masy kolonii po \(30\) dobach:
Wstawiamy \(t = 30\) do równania opisującego wzrost: $$\begin{aligned} f(30) &= 6 \cdot 2^{0{,}05 \cdot 30} \\[8pt] &= 6 \cdot 2^{1{,}5} \\[8pt] &= 6 \cdot 2^{\frac{3}{2}} \\[8pt] &= 6 \cdot 2^1 \cdot 2^{\frac{1}{2}} \\[8pt] &= 12\sqrt{2} \end{aligned}$$ Podstawiamy dokładne przybliżenie \(\sqrt{2} \approx 1{,}4142\): $$\begin{aligned} f(30) &\approx 12 \cdot 1{,}4142 \\[8pt] &\approx 16{,}9704\text{ g} \end{aligned}$$ Po zaokrągleniu do \(0{,}1\text{ g}\) otrzymujemy \(17{,}0\text{ g}\).
Odpowiedź:
a) \(7{,}1\text{ g}\)
b) \(20\text{ dni}\)
c) \(8\text{ dni i } 7\text{ godzin}\) (czyli ok. \(199\text{ godzin}\))
d) \(17{,}0\text{ g}\)
a) \(7{,}1\text{ g}\)
b) \(20\text{ dni}\)
c) \(8\text{ dni i } 7\text{ godzin}\) (czyli ok. \(199\text{ godzin}\))
d) \(17{,}0\text{ g}\)
Zadanie 2
Zależność temperatury \(T\) (wyrażonej w stopniach Celsjusza) stygnącego w komorze chłodniczej bloku parafiny od czasu \(t\) (w minutach) opisano wzorem funkcyjnym \(T(t) = 60 \cdot 2^{-0{,}05t}\). Parafinę wstawiono do chłodni o temperaturze otoczenia równej \(0^\circ\text{C}\) bezpośrednio po jej uprzednim rozgrzaniu do \(60^\circ\text{C}\).
a) Ustal, jaką temperaturę osiągnie parafina po upływie 20 minut od rozpoczęcia chłodzenia.
b) Oblicz temperaturę preparatu po 60 minutach procesu. Wynik podaj z dokładnością do 0,1°C.
c) Wyznacz czas, po którym temperatura woskowej masy obniży się do poziomu 15°C.
d) Po ilu minutach od umieszczenia w chłodni temperatura parafiny wyniesie dokładnie 12°C? Wynik wyraź w minutach i sekundach, podając go z dokładnością do 1 sekundy.
a) Ustal, jaką temperaturę osiągnie parafina po upływie 20 minut od rozpoczęcia chłodzenia.
b) Oblicz temperaturę preparatu po 60 minutach procesu. Wynik podaj z dokładnością do 0,1°C.
c) Wyznacz czas, po którym temperatura woskowej masy obniży się do poziomu 15°C.
d) Po ilu minutach od umieszczenia w chłodni temperatura parafiny wyniesie dokładnie 12°C? Wynik wyraź w minutach i sekundach, podając go z dokładnością do 1 sekundy.
a) \(30^\circ\text{C}\)
b) \(7{,}5^\circ\text{C}\)
c) \(40\text{ min}\)
d) \(\approx 46\text{ min } 26\text{ s}\) (dokładnie \(20 \log_2 5\text{ min}\))
b) \(7{,}5^\circ\text{C}\)
c) \(40\text{ min}\)
d) \(\approx 46\text{ min } 26\text{ s}\) (dokładnie \(20 \log_2 5\text{ min}\))
Wskazówki:
- W podpunktach a) oraz b) wystarczy podstawić daną liczbę minut pod zmienną \(t\) we wzorze funkcji i obliczyć wartość potęgi o podstawie 2.
- W podpunkcie c) przyrównaj wzór funkcji do zadanej temperatury, podziel obie strony równania przez współczynnik początkowy i przedstaw obie strony w postaci potęg o tej samej podstawie.
- W podpunkcie d) po podzieleniu przez stałą skorzystaj z definicji logarytmu lub zlogarytmuj równanie obustronnie, a następnie zamień podstawę logarytmu na dziesiętną i przelicz ułamkową część minuty na sekundy (mnożąc ją przez 60).
Rozwiązanie krok po kroku:
-
Podpunkt a) Obliczamy temperaturę parafiny po czasie \(t = 20\text{ min}\):
Wstawiamy wartość \(t = 20\) do wyjściowego wzoru funkcji opisującej temperaturę: $$\begin{aligned} T(20) &= 60 \cdot 2^{-0{,}05 \cdot 20} \\[8pt] &= 60 \cdot 2^{-1} \\[8pt] &= 60 \cdot \dfrac{1}{2} \\[8pt] &= 30^\circ\text{C} \end{aligned}$$ Po 20 minutach temperatura parafiny osiągnie dokładnie \(30^\circ\text{C}\). -
Podpunkt b) Obliczamy temperaturę masy po czasie \(t = 60\text{ min}\):
Podstawiamy wartość \(t = 60\) do wzoru funkcji: $$\begin{aligned} T(60) &= 60 \cdot 2^{-0{,}05 \cdot 60} \\[8pt] &= 60 \cdot 2^{-3} \\[8pt] &= 60 \cdot \dfrac{1}{8} \\[8pt] &= \dfrac{60}{8} = \dfrac{15}{2} = 7{,}5^\circ\text{C} \end{aligned}$$ Wartość ta jest już podana z żądaną dokładnością do jednego miejsca po przecinku i wynosi \(7{,}5^\circ\text{C}\). -
Podpunkt c) Wyznaczamy czas, po którym temperatura wyniesie \(15^\circ\text{C}\):
Układamy równanie wykładnicze, przyrównując wzór funkcji do zadanej temperatury: $$60 \cdot 2^{-0{,}05t} = 15$$ Dzielimy obie strony równania przez 60: $$2^{-0{,}05t} = \dfrac{15}{60}$$ $$2^{-0{,}05t} = \dfrac{1}{4}$$ Zapisujemy prawą stronę jako potęgę liczby 2: $$2^{-0{,}05t} = 2^{-2}$$ Korzystając z różnowartościowości funkcji wykładniczej, przyrównujemy wykładniki potęg: $$\begin{aligned} -0{,}05t &= -2 \\[8pt] t &= \dfrac{-2}{-0{,}05} \\[8pt] t &= \dfrac{2}{\frac{5}{100}} = \dfrac{200}{5} = 40\text{ min} \end{aligned}$$ Temperatura obniży się do \(15^\circ\text{C}\) po upływie \(40\) minut. -
Podpunkt d) Wyznaczamy czas, po którym temperatura spadnie do \(12^\circ\text{C}\):
Układamy odpowiednie równanie z warunków zadania: $$60 \cdot 2^{-0{,}05t} = 12$$ Dzielimy obustronnie przez 60: $$\begin{aligned} 2^{-0{,}05t} &= \dfrac{12}{60} \\[8pt] 2^{-0{,}05t} &= \dfrac{1}{5} \end{aligned}$$ Odwracając obie strony równania, otrzymujemy: $$2^{0{,}05t} = 5$$ Stosujemy definicję logarytmu, aby wyznaczyć wykładnik potęgi: $$\begin{aligned} 0{,}05t &= \log_2 5 \\[8pt] t &= \dfrac{\log_2 5}{0{,}05} \\[8pt] t &= 20 \log_2 5 \end{aligned}$$ Aby wyznaczyć przybliżoną wartość liczbową, zamieniamy podstawę logarytmu na dziesiętną: $$\log_2 5 = \dfrac{\log 5}{\log 2} \approx \dfrac{0{,}69897}{0{,}30103} \approx 2{,}32193$$ Obliczamy czas w minutach: $$t \approx 20 \cdot 2{,}32193 = 46{,}4386\text{ min}$$ Przeliczamy część ułamkową minuty na sekundy: $$0{,}4386 \cdot 60\text{ s} \approx 26{,}32\text{ s} \approx 26\text{ s}$$ Czas potrzebny na ostygnięcie do \(12^\circ\text{C}\) wynosi w zaokrągleniu do 1 sekundy: \(46\text{ min } 26\text{ s}\).
Odpowiedź:
a) \(30^\circ\text{C}\)
b) \(7{,}5^\circ\text{C}\)
c) \(40\text{ min}\)
d) \(\approx 46\text{ min } 26\text{ s}\) (dokładnie \(20 \log_2 5\text{ min}\))
a) \(30^\circ\text{C}\)
b) \(7{,}5^\circ\text{C}\)
c) \(40\text{ min}\)
d) \(\approx 46\text{ min } 26\text{ s}\) (dokładnie \(20 \log_2 5\text{ min}\))
Zadanie 3
Pani Joanna ulokowała w banku kwotę \(15\,000\text{ zł}\) na rachunku ze stałym rocznym oprocentowaniem wynoszącym \(8\%\) oraz kwartalną kapitalizacją odsetek. W instytucji tej każdorazowo przy kapitalizacji pobierany jest \(19\)-procentowy podatek od dochodów kapitałowych.
a) Wyznacz kwotę czystego zysku, jaki właścicielka rachunku uzyska po upływie \(5\) kwartałów.
b) Ustal, po ilu co najmniej pełnych kwartałach wygenerowany zysk netto osiągnie próg co najmniej \(1000\text{ zł}\).
a) Wyznacz kwotę czystego zysku, jaki właścicielka rachunku uzyska po upływie \(5\) kwartałów.
b) Ustal, po ilu co najmniej pełnych kwartałach wygenerowany zysk netto osiągnie próg co najmniej \(1000\text{ zł}\).
a) \(1255{,}01\text{ zł}\)
b) po \(5\) kwartałach
b) po \(5\) kwartałach
Wskazówki:
- Kapitalizacja kwartalna oznacza, że w ciągu jednego roku odsetki dopisywane są czterokrotnie. Nominalną roczną stopę procentową \(8\%\) należy zatem podzielić przez \(4\), aby otrzymać kwartalną stopę procentową brutto: \(r_{kw} = \frac{8\%}{4} = 2\%\).
- Podatek od zysków kapitałowych wynosi \(19\%\). Oznacza to, że po potrąceniu podatku do kapitału dopisywane jest \(100\% - 19\% = 81\%\) wyliczonych odsetek. Rzeczywista kwartalna stopa procentowa netto wynosi: \(r_{netto} = 2\% \cdot 0{,}81 = 1{,}62\%\).
- Kapitał po \(n\) kwartałach z uwzględnieniem podatku przy każdej kapitalizacji wyraża się wzorem: \(K_n = K_0 \cdot (1 + r_{netto})^n\), a czysty zysk to różnica między kapitałem końcowym a wpłaconym: \(Z_n = K_n - K_0\).
Rozwiązanie krok po kroku:
-
Wyznaczenie kwartalnej stopy oprocentowania netto (po opodatkowaniu):
Roczne oprocentowanie wynosi \(8\%\). Ponieważ rok ma \(4\) kwartały, stopa oprocentowania brutto za jeden kwartał wynosi: $$r_{kw} = \dfrac{8\%}{4} = 2\% = 0{,}02$$ Od dopisywanych odsetek bank odprowadza \(19\%\) podatku, co oznacza, że klient otrzymuje \(81\%\) wypracowanej kwoty. Kwartalna stopa netto wynosi zatem: $$\begin{aligned} r_{netto} &= 2\% \cdot (1 - 0{,}19) \\[8pt] &= 2\% \cdot 0{,}81 = 1{,}62\% = 0{,}0162 \end{aligned}$$ Czynnik wzrostu kapitału w każdym kwartale jest równy: $$1 + r_{netto} = 1 + 0{,}0162 = 1{,}0162$$ -
Podpunkt a) Obliczenie zysku netto po upływie \(5\) kwartałów:
Kwota początkowa wynosi \(K_0 = 15\,000\text{ zł}\), a liczba okresów kapitalizacji to \(n = 5\).
Sposób I – Zastosowanie wzoru na procent składany:
Obliczamy stan oszczędności po \(5\) kwartałach: $$\begin{aligned} K_5 &= K_0 \cdot (1{,}0162)^5 \\[8pt] &= 15\,000 \cdot (1{,}0162)^5 \end{aligned}$$ Wyznaczamy wartość potęgi: $$(1{,}0162)^5 \approx 1{,}0836674$$ Podstawiamy i zaokrąglamy do pełnych groszy: $$\begin{aligned} K_5 &\approx 15\,000 \cdot 1{,}0836674 \\[8pt] &\approx 16\,255{,}01\text{ zł} \end{aligned}$$ Czysty zysk to różnica kapitału końcowego i początkowego: $$\begin{aligned} Z_5 &= K_5 - K_0 \\[8pt] &= 16\,255{,}01\text{ zł} - 15\,000\text{ zł} \\[8pt] &= 1255{,}01\text{ zł} \end{aligned}$$
Sposób II – Kapitalizacja kwartał po kwartale:
Obliczamy stan konta i naliczane odsetki netto w kolejnych kwartałach: $$\begin{aligned} \text{Kwartał 1:} \quad K_1 &= 15\,000 \cdot 1{,}0162 = 15\,243{,}00\text{ zł} \\[8pt] \text{Kwartał 2:} \quad K_2 &= 15\,243{,}00 \cdot 1{,}0162 \approx 15\,489{,}94\text{ zł} \\[8pt] \text{Kwartał 3:} \quad K_3 &= 15\,489{,}94 \cdot 1{,}0162 \approx 15\,740{,}88\text{ zł} \\[8pt] \text{Kwartał 4:} \quad K_4 &= 15\,740{,}88 \cdot 1{,}0162 \approx 15\,995{,}88\text{ zł} \\[8pt] \text{Kwartał 5:} \quad K_5 &= 15\,995{,}88 \cdot 1{,}0162 \approx 16\,255{,}01\text{ zł} \end{aligned}$$ Stąd zysk po \(5\) kwartałach wynosi: $$Z_5 = 16\,255{,}01\text{ zł} - 15\,000\text{ zł} = 1255{,}01\text{ zł}$$ -
Podpunkt b) Ustalenie liczby kwartałów potrzebnych do osiągnięcia zysku co najmniej \(1000\text{ zł}\):
Zysk netto po \(n\) kwartałach ma spełniać warunek: $$Z_n \ge 1000\text{ zł}$$ Oznacza to, że kapitał zgromadzony na koncie musi wynosić co najmniej: $$\begin{aligned} K_n &\ge 15\,000\text{ zł} + 1000\text{ zł} \\[8pt] K_n &\ge 16\,000\text{ zł} \end{aligned}$$
Sposób I – Wykorzystanie nierówności wykładniczej:
Wstawiamy wzór ogólny na kapitał końcowy: $$\begin{aligned} 15\,000 \cdot (1{,}0162)^n &\ge 16\,000 \\[8pt] (1{,}0162)^n &\ge \dfrac{16\,000}{15\,000} \\[8pt] (1{,}0162)^n &\ge \dfrac{16}{15} \approx 1{,}06667 \end{aligned}$$ Obliczamy kolejne potęgi liczby \(1{,}0162\): $$\begin{aligned} (1{,}0162)^1 &\approx 1{,}01620 \\[8pt] (1{,}0162)^2 &\approx 1{,}03266 \\[8pt] (1{,}0162)^3 &\approx 1{,}04939 \\[8pt] (1{,}0162)^4 &\approx 1{,}06639 < 1{,}06667 \\[8pt] (1{,}0162)^5 &\approx 1{,}08367 \ge 1{,}06667 \end{aligned}$$ Najmniejszą liczbą całkowitą spełniającą nierówność jest \(n = 5\).
Sposób II – Analiza zysku w kolejnych kwartałach:
Wyznaczamy narastający zysk netto na koniec każdego okresu: $$\begin{aligned} Z_3 &= 15\,740{,}88\text{ zł} - 15\,000\text{ zł} = 740{,}88\text{ zł} < 1000\text{ zł} \\[8pt] Z_4 &= 15\,995{,}88\text{ zł} - 15\,000\text{ zł} = 995{,}88\text{ zł} < 1000\text{ zł} \\[8pt] Z_5 &= 16\,255{,}01\text{ zł} - 15\,000\text{ zł} = 1255{,}01\text{ zł} \ge 1000\text{ zł} \end{aligned}$$ Po \(4\) kwartałach zysk wynosi \(995{,}88\text{ zł}\), a zatem brakuje zaledwie \(4{,}12\text{ zł}\) do przekroczenia wyznaczonego progu. Warunek zostanie więc spełniony po \(5\) kwartałach.
Odpowiedź:
a) \(1255{,}01\text{ zł}\)
b) po \(5\) kwartałach
a) \(1255{,}01\text{ zł}\)
b) po \(5\) kwartałach
Zadanie 4
Inwestor, pan Piotr, planuje ulokować wolne środki finansowe w kwocie 50 000 zł na rachunku oszczędnościowym o stałym oprocentowaniu z kapitalizacją odsetek. Bank przedstawił mu dwie opcje depozytowe:
Opcja A przewiduje umowę na 5 kwartałów ze stopą procentową 5% naliczaną w każdym kwartale.
Opcja B zakłada ulokowanie kapitału na 8 kwartałów przy stopie wynoszącej 3% w każdym kwartale.
W obu wariantach kapitalizacja odsetek następuje po zakończeniu każdego kwartału, a naliczane odsetki podlegają 19-procentowemu podatkowi od dochodów kapitałowych pobieranemu przy każdej kapitalizacji.
a) Który z przedstawionych wariantów zapewni panu Piotrowi większy zysk netto i jaka jest różnica zysków między tymi opcjami (w zaokrągleniu do groszy)?
b) O ile dodatkowych kwartałów należałoby przedłużyć korzystniejszą lokatę, aby łączny zysk netto wyniósł co najmniej 20 000 zł?
Opcja A przewiduje umowę na 5 kwartałów ze stopą procentową 5% naliczaną w każdym kwartale.
Opcja B zakłada ulokowanie kapitału na 8 kwartałów przy stopie wynoszącej 3% w każdym kwartale.
W obu wariantach kapitalizacja odsetek następuje po zakończeniu każdego kwartału, a naliczane odsetki podlegają 19-procentowemu podatkowi od dochodów kapitałowych pobieranemu przy każdej kapitalizacji.
a) Który z przedstawionych wariantów zapewni panu Piotrowi większy zysk netto i jaka jest różnica zysków między tymi opcjami (w zaokrągleniu do groszy)?
b) O ile dodatkowych kwartałów należałoby przedłużyć korzystniejszą lokatę, aby łączny zysk netto wyniósł co najmniej 20 000 zł?
a) Korzystniejsza jest Opcja A – o 390,91 zł.
b) O 4 kwartały.
b) O 4 kwartały.
Wskazówki:
- Skorzystaj ze wzoru na procent składany: \(K_n = K_0 \cdot (1 + r)^n\), gdzie \(K_0\) to kapitał początkowy, \(r\) to stopa oprocentowania w jednym okresie kapitalizacji po uwzględnieniu podatku, a \(n\) to liczba okresów (kwartałów).
- Ponieważ 19-procentowy podatek od zysków kapitałowych jest potrącany przy każdej kapitalizacji, efektywna kwartalna stopa procentowa wynosi \(r_{\text{netto}} = r_{\text{brutto}} \cdot (1 - 0{,}19) = r_{\text{brutto}} \cdot 0{,}81\).
- Zysk netto z lokaty stanowi różnicę między kapitałem końcowym a wpłaconym kapitałem początkowym: \(Z = K_n - K_0\).
- W podpunkcie b) ułóż nierówność \(K_n - K_0 \ge 20\,000\) i wyznacz najmniejszą liczbę całkowitą \(n\), a następnie oblicz liczbę dodatkowych kwartałów względem pierwotnego czasu trwania umowy.
Rozwiązanie krok po kroku:
-
Podpunkt a) Obliczamy zysk netto dla Opcji A oraz Opcji B i ustalamy wariant korzystniejszy:
Kapitał początkowy wynosi: $$K_0 = 50\,000\text{ zł}$$ Analiza Opcji A:
Czas trwania lokaty wynosi \(n_A = 5\) kwartałów. Kwartalna stopa brutto to \(5\%\). Po potrąceniu \(19\%\) podatku Belki kwartalna stopa netto wynosi: $$\begin{aligned} r_A &= 5\% \cdot (1 - 0{,}19) \\[8pt] &= 5\% \cdot 0{,}81 = 4{,}05\% = 0{,}0405 \end{aligned}$$ Obliczamy kapitał zgromadzony po 5 kwartałach: $$\begin{aligned} K_A &= 50\,000 \cdot (1 + 0{,}0405)^5 \\[8pt] &= 50\,000 \cdot (1{,}0405)^5 \\[8pt] &\approx 50\,000 \cdot 1{,}2195804 \approx 60\,979{,}02\text{ zł} \end{aligned}$$ Zysk netto w Opcji A wynosi: $$\begin{aligned} Z_A &= K_A - K_0 \\[8pt] &= 60\,979{,}02 - 50\,000 = 10\,979{,}02\text{ zł} \end{aligned}$$ Analiza Opcji B:
Czas trwania lokaty wynosi \(n_B = 8\) kwartałów. Kwartalna stopa brutto wynosi \(3\%\). Po potrąceniu podatku kwartalna stopa netto to: $$\begin{aligned} r_B &= 3\% \cdot (1 - 0{,}19) \\[8pt] &= 3\% \cdot 0{,}81 = 2{,}43\% = 0{,}0243 \end{aligned}$$ Obliczamy kapitał zgromadzony po 8 kwartałach: $$\begin{aligned} K_B &= 50\,000 \cdot (1 + 0{,}0243)^8 \\[8pt] &= 50\,000 \cdot (1{,}0243)^8 \\[8pt] &\approx 50\,000 \cdot 1{,}2117621 \approx 60\,588{,}11\text{ zł} \end{aligned}$$ Zysk netto w Opcji B wynosi: $$\begin{aligned} Z_B &= K_B - K_0 \\[8pt] &= 60\,588{,}11 - 50\,000 = 10\,588{,}11\text{ zł} \end{aligned}$$ Porównanie ofert:
Porównujemy wypracowane zyski: $$10\,979{,}02\text{ zł} > 10\,588{,}11\text{ zł}$$ Korzystniejszą propozycją jest Opcja A. Różnica zysków wynosi: $$\Delta Z = 10\,979{,}02 - 10\,588{,}11 = 390{,}91\text{ zł}$$ -
Podpunkt b) Wyznaczamy liczbę kwartałów, o jaką należy przedłużyć Opcję A:
Korzystniejszą ofertą jest Opcja A z kwartalną stopą netto \(r_A = 0{,}0405\). Chcemy, aby zysk netto po \(n\) kwartałach wyniósł co najmniej \(20\,000\text{ zł}\): $$Z_n \ge 20\,000$$ Ponieważ \(Z_n = K_n - K_0\), otrzymujemy warunek na kapitał końcowy: $$\begin{aligned} K_n - 50\,000 &\ge 20\,000 \\[8pt] K_n &\ge 70\,000 \end{aligned}$$ Wstawiamy wzór na kapitał końcowy: $$50\,000 \cdot (1{,}0405)^n \ge 70\,000$$ Dzielimy obie strony nierówności przez \(50\,000\): $$(1{,}0405)^n \ge \dfrac{70\,000}{50\,000} \iff (1{,}0405)^n \ge 1{,}4$$ Sprawdzamy wartości potęg czynnika kapitalizującego dla kolejnych kwartałów: $$\begin{aligned} (1{,}0405)^8 &\approx 1{,}37384 \\[8pt] K_8 &= 50\,000 \cdot 1{,}37384 = 68\,692{,}08\text{ zł} \implies Z_8 = 18\,692{,}08\text{ zł} < 20\,000\text{ zł} \end{aligned}$$ Dla \(n = 9\): $$\begin{aligned} (1{,}0405)^9 &= (1{,}0405)^8 \cdot 1{,}0405 \\[8pt] &\approx 1{,}37384 \cdot 1{,}0405 \approx 1{,}42948 \\[8pt] K_9 &= 50\,000 \cdot 1{,}42948 = 71\,474{,}11\text{ zł} \implies Z_9 = 21\,474{,}11\text{ zł} \ge 20\,000\text{ zł} \end{aligned}$$ Aby zysk netto osiągnął co najmniej \(20\,000\text{ zł}\), lokata musi trwać łącznie co najmniej \(9\) kwartałów. Ponieważ umowa w Opcji A pierwotnie została zawarta na \(5\) kwartałów, należy przedłużyć ją o: $$9 - 5 = 4\text{ kwartały}$$
Odpowiedź:
a) Korzystniejsza jest Opcja A – o 390,91 zł.
b) O 4 kwartały.
a) Korzystniejsza jest Opcja A – o 390,91 zł.
b) O 4 kwartały.
Zadanie 5
W pracowni fizykochemicznej badana jest próbka promieniotwórczego izotopu jodu \(^{131}\text{I}\), którego czas połowicznego rozpadu wynosi \(8\) dni.
a) Wykaż, że opierając się na ogólnym prawie rozpadu promieniotwórczego \(N = N_0 \cdot e^{-\lambda t}\) (gdzie \(\lambda\) oznacza stałą rozpadu), zależność masy próbki o masie początkowej \(40\text{ g}\) od czasu \(t\) wyrażonego w dniach opisuje funkcja \(f(t) = 40 \cdot \left(\frac{1}{2}\right)^{\frac{t}{8}}\).
b) Wyznacz masę badanego izotopu, jaka pozostanie w próbce po upływie \(12\) dni od rozpoczęcia pomiaru.
c) Oblicz, po ilu dniach i godzinach masa izotopu zmniejszy się do wartości \(1\text{ g}\). Wynik podaj z dokładnością do 1 godziny.
a) Wykaż, że opierając się na ogólnym prawie rozpadu promieniotwórczego \(N = N_0 \cdot e^{-\lambda t}\) (gdzie \(\lambda\) oznacza stałą rozpadu), zależność masy próbki o masie początkowej \(40\text{ g}\) od czasu \(t\) wyrażonego w dniach opisuje funkcja \(f(t) = 40 \cdot \left(\frac{1}{2}\right)^{\frac{t}{8}}\).
b) Wyznacz masę badanego izotopu, jaka pozostanie w próbce po upływie \(12\) dni od rozpoczęcia pomiaru.
c) Oblicz, po ilu dniach i godzinach masa izotopu zmniejszy się do wartości \(1\text{ g}\). Wynik podaj z dokładnością do 1 godziny.
a) Dowód w pełnym rozwiązaniu
b) \(10\sqrt{2}\text{ g} \approx 14{,}14\text{ g}\)
c) ok. \(42\text{ dni i } 14\text{ godzin}\) (czyli ok. \(1022\text{ godz.}\))
b) \(10\sqrt{2}\text{ g} \approx 14{,}14\text{ g}\)
c) ok. \(42\text{ dni i } 14\text{ godzin}\) (czyli ok. \(1022\text{ godz.}\))
Wskazówki:
- Czas połowicznego rozpadu \(T_{1/2}\) to czas, po którym liczba jąder promieniotwórczych (a tym samym masa próbki) zmniejsza się do połowy wartości początkowej: \(N(T_{1/2}) = \frac{1}{2}N_0\).
- Wstawiając warunek \(t = 8\) oraz \(N = \frac{1}{2}N_0\) do wzoru wykładniczego \(N = N_0 \cdot e^{-\lambda t}\), wyznaczamy wyrażenie na czynnik \(e^{-\lambda}\) w powiązaniu z podstawą \(\frac{1}{2}\).
- Masa próbki \(m(t)\) jest wprost proporcjonalna do liczby niestabilnych jąder \(N(t)\), dzięki czemu funkcja masy \(f(t)\) przyjmuje identyczną postać funkcyjną.
- W podpunkcie b) zastosuj działania na potęgach o wykładniku wymiernym: \(\left(\frac{1}{2}\right)^{\frac{3}{2}} = \frac{1}{\sqrt{2^3}} = \frac{1}{2\sqrt{2}}\).
- W podpunkcie c) przekształć równanie wykładnicze do postaci logarytmicznej, a następnie skorzystaj ze wzoru na zamianę podstawy logarytmu: \(\log_2 40 = \dfrac{\ln 40}{\ln 2}\). Część ułamkową doby przelicz na godziny, mnożąc ją przez \(24\).
Rozwiązanie krok po kroku:
-
Podpunkt a) Wyprowadzenie wzoru funkcji \(f(t)\) na podstawie prawa rozpadu promieniotwórczego:
Wychodzimy z ogólnego równania rozpadu promieniotwórczego: $$N(t) = N_0 \cdot e^{-\lambda t}$$ Z definicji czasu połowicznego rozpadu wiemy, że po czasie \(T_{1/2} = 8\) dni liczba nietkniętych rozpadem jąder wynosi dokładnie połowę liczby początkowej: $$N(8) = \dfrac{1}{2}N_0$$ Podstawiamy ten warunek do wyjściowego wzoru: $$\begin{aligned} N_0 \cdot e^{-\lambda \cdot 8} &= \dfrac{1}{2}N_0 \\[8pt] e^{-8\lambda} &= \dfrac{1}{2} \\[8pt] \left(e^{-\lambda}\right)^8 &= \dfrac{1}{2} \\[8pt] e^{-\lambda} &= \left(\dfrac{1}{2}\right)^{\frac{1}{8}} \end{aligned}$$ Podstawiamy wyznaczone wyrażenie \(e^{-\lambda}\) do wzoru ogólnego: $$\begin{aligned} N(t) &= N_0 \cdot \left(e^{-\lambda}\right)^t \\[8pt] &= N_0 \cdot \left(\left(\dfrac{1}{2}\right)^{\frac{1}{8}}\right)^t \\[8pt] &= N_0 \cdot \left(\dfrac{1}{2}\right)^{\frac{t}{8}} \end{aligned}$$ Masa próbki \(m\) jest wprost proporcjonalna do liczby zawartych w niej jąder (\(m = \frac{N \cdot M}{N_A}\)). Zatem stosunek masy chwilowej do początkowej jest równy stosunkowi liczby cząstek: $$\dfrac{m(t)}{m_0} = \dfrac{N(t)}{N_0}$$ Dla masy początkowej \(m_0 = 40\text{ g}\) funkcja \(f(t)\) opisująca masę pozostałego izotopu w gramach po czasie \(t\) dni ma postać: $$f(t) = 40 \cdot \left(\dfrac{1}{2}\right)^{\frac{t}{8}}$$ co należało wykazać. -
Podpunkt b) Obliczenie masy izotopu pozostałej po \(12\) dniach:
Rozważamy funkcję rozpadu dla argumentu \(t = 12\): $$f(12) = 40 \cdot \left(\dfrac{1}{2}\right)^{\frac{12}{8}}$$ Upraszczamy ułamek w wykładniku potęgi: $$\dfrac{12}{8} = \dfrac{3}{2}$$ Obliczamy wartość potęgi o wykładniku ułamkowym: $$\begin{aligned} f(12) &= 40 \cdot \left(\dfrac{1}{2}\right)^{\frac{3}{2}} \\[8pt] &= 40 \cdot \dfrac{1}{\sqrt{2^3}} \\[8pt] &= 40 \cdot \dfrac{1}{2\sqrt{2}} \\[8pt] &= \dfrac{20}{\sqrt{2}} \end{aligned}$$ Usuwamy niewymierność z mianownika: $$\begin{aligned} f(12) &= \dfrac{20 \cdot \sqrt{2}}{\sqrt{2} \cdot \sqrt{2}} \\[8pt] &= \dfrac{20\sqrt{2}}{2} \\[8pt] &= 10\sqrt{2}\text{ g} \end{aligned}$$ Przyjmując przybliżenie \(\sqrt{2} \approx 1{,}4142\): $$f(12) \approx 10 \cdot 1{,}4142 \approx 14{,}14\text{ g}$$ -
Podpunkt c) Wyznaczenie czasu rozpadu próbki do masy \(1\text{ g}\):
Przyrównujemy wzór funkcji do zadanej masy końcowej \(f(t) = 1\): $$40 \cdot \left(\dfrac{1}{2}\right)^{\frac{t}{8}} = 1$$ Dzielimy obie strony równania przez \(40\): $$\left(\dfrac{1}{2}\right)^{\frac{t}{8}} = \dfrac{1}{40}$$ Korzystamy z własności ujemnego wykładnika potęgi: $$\begin{aligned} \left(2^{-1}\right)^{\frac{t}{8}} &= 40^{-1} \\[8pt] 2^{-\frac{t}{8}} &= 40^{-1} \\[8pt] 2^{\frac{t}{8}} &= 40 \end{aligned}$$ Z definicji logarytmu otrzymujemy: $$\dfrac{t}{8} = \log_2 40 \implies t = 8 \cdot \log_2 40$$ Rozpisujemy logarytm iloczynu: $$\begin{aligned} \log_2 40 &= \log_2 (8 \cdot 5) \\[8pt] &= \log_2 8 + \log_2 5 \\[8pt] &= 3 + \log_2 5 \end{aligned}$$ Stosujemy wzór na zmianę podstawy logarytmu przy użyciu logarytmu naturalnego: $$\log_2 5 = \dfrac{\ln 5}{\ln 2} \approx \dfrac{1{,}609438}{0{,}693147} \approx 2{,}321928$$ Wobec tego: $$\log_2 40 \approx 3 + 2{,}321928 = 5{,}321928$$ Obliczamy całkowity czas w dniach: $$t = 8 \cdot 5{,}321928 \approx 42{,}5754\text{ dnia}$$ Przeliczamy część ułamkową doby na godziny: $$0{,}5754 \cdot 24\text{ h} \approx 13{,}81\text{ h} \approx 14\text{ godzin}$$ Czas potrzebny na spadek masy próbki do \(1\text{ g}\) wynosi w zaokrągleniu do 1 godziny \(42\text{ dni i } 14\text{ godzin}\) (czyli łącznie \(1022\text{ godziny}\)).
Odpowiedź:
a) Dowód w pełnym rozwiązaniu
b) \(10\sqrt{2}\text{ g} \approx 14{,}14\text{ g}\)
c) ok. \(42\text{ dni i } 14\text{ godzin}\) (czyli ok. \(1022\text{ godz.}\))
a) Dowód w pełnym rozwiązaniu
b) \(10\sqrt{2}\text{ g} \approx 14{,}14\text{ g}\)
c) ok. \(42\text{ dni i } 14\text{ godzin}\) (czyli ok. \(1022\text{ godz.}\))
Grupa B
Zadanie 1
W zakładzie biotechnologii przemysłowej badano przyrost masy drożdży odżywczych w laboratoryjnej kadzi o ściśle kontrolowanej temperaturze. Na starcie cyklu badawczego próbka miała masę \(8\text{ g}\). Ustalono, że przez pierwsze \(30\) dni procesu zachowanie hodowli jest opisywane przez zależność funkcyjną:
$$g(t) = 8 \cdot 2^{0{,}04 \cdot t}, \quad t \in \langle 0, 30 \rangle$$
gdzie zmienna \(t\) określa liczbę dni od momentu zapoczątkowania obserwacji, natomiast \(g(t)\) reprezentuje łączną masę drożdży w gramach.
a) Oblicz masę drożdży po \(5\) dniach prowadzenia procesu. Wynik zaokrąglij do \(0{,}1\text{ g}\).
b) Po upływie ilu dni masa próbki ulegnie podwojeniu?
c) Po jakim czasie łączna masa drożdży wzrośnie do \(10\text{ g}\)? Wynik podaj w dniach i godzinach z dokładnością do jednej godziny.
d) Jaka będzie masa hodowli po \(30\) dobach od startu pomiarów? Wynik zaokrąglij do \(0{,}1\text{ g}\).
a) Oblicz masę drożdży po \(5\) dniach prowadzenia procesu. Wynik zaokrąglij do \(0{,}1\text{ g}\).
b) Po upływie ilu dni masa próbki ulegnie podwojeniu?
c) Po jakim czasie łączna masa drożdży wzrośnie do \(10\text{ g}\)? Wynik podaj w dniach i godzinach z dokładnością do jednej godziny.
d) Jaka będzie masa hodowli po \(30\) dobach od startu pomiarów? Wynik zaokrąglij do \(0{,}1\text{ g}\).
a) \(9{,}2\text{ g}\)
b) \(25\text{ dni}\)
c) \(8\text{ dni i } 1\text{ godzina}\) (czyli ok. \(193\text{ godziny}\))
d) \(18{,}4\text{ g}\)
b) \(25\text{ dni}\)
c) \(8\text{ dni i } 1\text{ godzina}\) (czyli ok. \(193\text{ godziny}\))
d) \(18{,}4\text{ g}\)
Zadanie 2
Przebieg stygnięcia próbki specjalistycznego płynu chłodniczego w otoczeniu o temperaturze \(0^\circ\text{C}\) opisano za pomocą funkcji \(T(x) = 120 \cdot 2^{-0{,}1x}\), gdzie \(T\) jest temperaturą cieczy podawaną w stopniach Celsjusza (\(^\circ\text{C}\)), natomiast zmienna \(x\) określa czas w minutach liczony od chwili umieszczenia jej w chłodziarce. Początkowa temperatura płynu po uprzednim podgrzaniu wynosiła \(120^\circ\text{C}\).
a) Oblicz, jaka będzie temperatura badanego płynu po upływie 10 minut.
b) Jaką temperaturę osiągnie płyn po 50 minutach procesu? Wynik podaj z dokładnością do 0,1°C.
c) Po ilu minutach temperatura cieczy obniży się do poziomu 30°C?
d) Ustal, po jakim czasie od włożenia płynu do chłodziarki jego temperatura spadnie do 40°C. Wynik podaj z dokładnością do 1 sekundy.
a) Oblicz, jaka będzie temperatura badanego płynu po upływie 10 minut.
b) Jaką temperaturę osiągnie płyn po 50 minutach procesu? Wynik podaj z dokładnością do 0,1°C.
c) Po ilu minutach temperatura cieczy obniży się do poziomu 30°C?
d) Ustal, po jakim czasie od włożenia płynu do chłodziarki jego temperatura spadnie do 40°C. Wynik podaj z dokładnością do 1 sekundy.
a) \(60^\circ\text{C}\)
b) \(3{,}8^\circ\text{C}\)
c) \(20\text{ min}\)
d) \(\approx 15\text{ min } 51\text{ s}\) (dokładnie \(10 \log_2 3\text{ min}\))
b) \(3{,}8^\circ\text{C}\)
c) \(20\text{ min}\)
d) \(\approx 15\text{ min } 51\text{ s}\) (dokładnie \(10 \log_2 3\text{ min}\))
Zadanie 3
Pan Artur wpłacił na rachunek oszczędnościowy kwotę \(20\,000\text{ zł}\). Bank gwarantuje stałe roczne oprocentowanie równe \(8\%\) z kwartalną kapitalizacją odsetek. Od zysków kapitałowych przy każdym dopisaniu odsetek pobierany jest podatek w wysokości \(19\%\).
a) Oblicz zysk netto wygenerowany na tej lokacie po upływie \(3\) kwartałów.
b) Ustal, po ilu kwartałach czysty zysk z tej inwestycji wyniesie co najmniej \(1000\text{ zł}\).
a) Oblicz zysk netto wygenerowany na tej lokacie po upływie \(3\) kwartałów.
b) Ustal, po ilu kwartałach czysty zysk z tej inwestycji wyniesie co najmniej \(1000\text{ zł}\).
a) \(987{,}84\text{ zł}\)
b) po \(4\) kwartałach
b) po \(4\) kwartałach
Zadanie 4
Spółka technologiczna dysponuje kapitałem rezerwowym w wysokości 200 000 zł, który zamierza zdeponować w instytucji bankowej z zastosowaniem procentu składanego. Zarząd analizuje dwie konkurencyjne oferty:
Wariant I: depozyt terminowy na 6 kwartałów, w którym oprocentowanie w każdym kwartale wynosi 5%.
Wariant II: depozyt terminowy na 4 kwartały, w którym oprocentowanie w każdym kwartale wynosi 7%.
Obie oferty zakładają kwartalną kapitalizację odsetek oraz potrącanie 19-procentowego podatku od dochodów kapitałowych przy każdej kapitalizacji.
a) Która oferta gwarantuje spółce wyższy dochód po opodatkowaniu i o ile złotych przewyższa ona ofertę drugą (podaj wynik z dokładnością do groszy)?
b) O ile kwartałów powinien zostać wydłużony czas trwania korzystniejszej oferty, aby wygenerowany zysk netto osiągnął poziom co najmniej 70 000 zł?
Wariant I: depozyt terminowy na 6 kwartałów, w którym oprocentowanie w każdym kwartale wynosi 5%.
Wariant II: depozyt terminowy na 4 kwartały, w którym oprocentowanie w każdym kwartale wynosi 7%.
Obie oferty zakładają kwartalną kapitalizację odsetek oraz potrącanie 19-procentowego podatku od dochodów kapitałowych przy każdej kapitalizacji.
a) Która oferta gwarantuje spółce wyższy dochód po opodatkowaniu i o ile złotych przewyższa ona ofertę drugą (podaj wynik z dokładnością do groszy)?
b) O ile kwartałów powinien zostać wydłużony czas trwania korzystniejszej oferty, aby wygenerowany zysk netto osiągnął poziom co najmniej 70 000 zł?
a) Korzystniejszy jest Wariant I – o 4 428,91 zł.
b) O 2 kwartały.
b) O 2 kwartały.
Zadanie 5
W instytucie onkologii badany jest preparat leczniczy zawierający izotop promieniotwórczy, którego okres połowicznego zaniku wynosi \(10\) dni.
a) Wykorzystując zależność \(N = N_0 \cdot e^{-\lambda t}\), w której \(\lambda\) oznacza stałą rozpadu, udowodnij, że funkcja \(f\) opisująca pozostałą masę próbki o masie początkowej \(30\text{ g}\) w zależności od liczby dni \(t\) dana jest wzorem \(f(t) = 30 \cdot \left(\frac{1}{2}\right)^{\frac{t}{10}}\).
b) Oblicz masę substancji promieniotwórczej, jaka ocaleje z próbki \(30\text{ g}\) po upływie \(15\) dni.
c) Ustal, po jakim czasie w badanej porcji pozostanie dokładnie \(1\text{ g}\) izotopu. Wynik podaj z dokładnością do 1 godziny.
a) Wykorzystując zależność \(N = N_0 \cdot e^{-\lambda t}\), w której \(\lambda\) oznacza stałą rozpadu, udowodnij, że funkcja \(f\) opisująca pozostałą masę próbki o masie początkowej \(30\text{ g}\) w zależności od liczby dni \(t\) dana jest wzorem \(f(t) = 30 \cdot \left(\frac{1}{2}\right)^{\frac{t}{10}}\).
b) Oblicz masę substancji promieniotwórczej, jaka ocaleje z próbki \(30\text{ g}\) po upływie \(15\) dni.
c) Ustal, po jakim czasie w badanej porcji pozostanie dokładnie \(1\text{ g}\) izotopu. Wynik podaj z dokładnością do 1 godziny.
a) Dowód algebraiczny: z warunku \(N(10) = \frac{1}{2}N_0\) wynika \(e^{-\lambda} = \left(\frac{1}{2}\right)^{\frac{1}{10}}\), skąd \(f(t) = 30 \cdot \left(\frac{1}{2}\right)^{\frac{t}{10}}\)
b) \(\dfrac{15\sqrt{2}}{2}\text{ g} \approx 10{,}61\text{ g}\)
c) ok. \(49\text{ dni i } 2\text{ godziny}\) (czyli ok. \(1178\text{ godz.}\))
b) \(\dfrac{15\sqrt{2}}{2}\text{ g} \approx 10{,}61\text{ g}\)
c) ok. \(49\text{ dni i } 2\text{ godziny}\) (czyli ok. \(1178\text{ godz.}\))
