Start her: utforsk
En pasient tar 200 mg av et legemiddel hver morgen. I løpet av et døgn bryter kroppen ned 40 % av det som er i blodet, så 60 % er igjen neste morgen. Hvor mye er det i kroppen rett etter dose nummer 2? Nummer 3? Hoper medisinen seg opp for alltid?
Regn ut dag 2 og dag 3 for hånd først. Kjør så programmet. Hver runde i løkka bruker gårsdagens tall til å regne ut dagens.
Prøv dette:
- Stemmer tallene dine for dag 2 og dag 3 med programmet?
- Hva skjer med mengden etter mange dager? Nærmer den seg et bestemt tall?
- Endre dosen til 100 mg. Hvilket tall nærmer mengden seg nå? Gjett før du kjører.
- Hva trenger du for å regne ut mengden en bestemt dag?
Forklaring
Rekursiv og eksplisitt form
For medisinen trengte du bare gårsdagens tall og en regel: Dag 2 er mg, og dag 3 er mg. Med symboler: og . En slik sammenheng, der neste ledd regnes ut fra det forrige, kalles rekursiv. Datamaskiner er som skapt for dette: En løkke gjentar regelen så mange ganger du vil.
En følge kan beskrives på to måter:
| Aritmetisk | Geometrisk | |
|---|---|---|
| Rekursiv | , | , |
| Eksplisitt |
Den rekursiveRekursjonÅ definere hvert ledd ut fra det eller de forrige leddene, som . Passer godt for programmering. formen trenger alltid et startledd og en regel.
Når formelen blir vanskelig
Mange rekursive sammenhenger har ingen enkel eksplisitt formel, eller en som er vanskelig å finne:
- Fibonacci: og .
- Bestand med fangst: .
- Logistisk vekst i diskret form: .
Da er programmering det naturlige verktøyet.
Modell: Fibonacci
Kjør programmet. Endre det så det skriver ut forholdet . Hvilket tall nærmer forholdet seg?
Modell: Kaos i logistisk vekst
Den diskrete logistiske modellen oppfører seg helt forskjellig for ulike . Prøv , , og .
Mønsteret i et program
a = 3 # startledd
for n in range(10):
print(n + 1, a)
a = 2 * a # regelen: neste ledd fra det forrigeHver runde i løkka skriver ut ett ledd og regner ut det neste.
Likevekt
Medisinmengden nærmet seg 500 mg. Der skjer det ingen endring lenger: . Generelt kan nærme seg en likevekt , der , altså (når ). For medisinen er . Det er nært beslektet med den uendelige geometriske rekken.
Gjennomgåtte eksempler
En følge er gitt ved og . Finn en eksplisitt formel.
Med : Hvilken mengde nærmer seg?
En fiskebestand er 10 000 tonn og vokser med 8 % per år før fangst. Hvert år fanges 500 tonn. Vil bestanden vokse eller minke?
Vanlige feil
- Å glemme startleddet. Uten er følgen ikke bestemt.
- Feil rekkefølge i løkka. Skriv ut før du oppdaterer, ellers mister du det første leddet.
a, b = b, a + bvs. to linjer.a = bog deretterb = a + bgir feil, fordiaallerede er endret.- Avrundingsfeil i lange løkker. Rund av bare når du skriver ut.
Huskelapp
- Rekursiv form: startledd + regel for neste ledd.
- Program: løkke som skriver ut og oppdaterer.
- Aritmetisk , geometrisk .
- Likevekt i : , stabil når .