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特定の指数曲線に該当する2つのポイントがわかっている場合、それらのポイントを使用して一般的な指数関数を解くことにより、曲線を定義できます。実際には、これは方程式y = abでyとxの点を置き換えることを意味しますバツ。いずれかのポイントのx値が0の場合、手順は簡単になります。つまり、ポイントはy軸上にあります。どちらの点にもゼロのx値がない場合、xとyを解くプロセスは少し複雑です。
指数関数が重要な理由
多くの重要なシステムは、指数関数的な成長と減衰のパターンに従います。たとえば、コロニー内の細菌数は通常指数関数的に増加し、核イベント後の大気中の周囲放射線は通常指数関数的に減少します。データを取得して曲線をプロットすることにより、科学者は予測を行う上でより良い立場にいます。
ペアのポイントからグラフへ
2次元グラフ上の任意の点は2つの数値で表すことができ、通常は(x、y)の形式で記述されます。xは原点からの水平距離を定義し、yは垂直距離を表します。たとえば、ポイント(2、3)は、y軸の右側に2単位、x軸の上部に3単位です。一方、ポイント(-2、-3)は、y軸の左側に2単位です。 x軸の下に3単位。
2つのポイントがある場合、(x1、y1)および(x2、y2)、これらの点を方程式y = abで置き換えることにより、これらの点を通過する指数関数を定義できますバツ およびaとbを解きます。一般に、次の方程式のペアを解く必要があります。
y1 = abx1 とy2 = abx2 .
この形式では、数学は少し複雑に見えますが、いくつかの例を実行した後はそれほど複雑になりません。
X軸上の1点
x値の1つ-たとえばx1 -は0で、操作は非常に簡単になります。たとえば、ポイント(0、2)および(2、4)の方程式を解くと、次のようになります。
2 = ab0 および4 = ab2。知っているのでb0 = 1、最初の方程式は2 = aになります。 2番目の式にaを代入すると、4 = 2bが得られます2、bに簡略化します2 = 2、またはb = 2の平方根。これは約1.41です。定義関数は y = 2(1.41)バツ.
X軸上のどちらの点でもない
どちらのx値もゼロでない場合、方程式のペアを解くのは少し面倒です。 Henochmathは、この手順を明確にする簡単な例を紹介します。彼の例では、ポイントのペア(2、3)と(4、27)を選択しました。これにより、次の方程式のペアが生成されます。
27 = ab4
3 = ab2
最初の方程式を2番目の方程式で割ると、
9 = b2
そのため、b = 3です。bが-3に等しくなる可能性もありますが、この場合は、正と仮定します。
どちらの式でも、この値をbに置き換えてaを取得できます。 2番目の式を使用する方が簡単です。
3 = a(3)2 3 = a9、a = 3/9または1/3に簡略化できます。
これらの点を通過する方程式は、次のように記述できます。 y = 1/3(3)バツ.
実世界からの例
1910年以来、人口増加は指数関数的であり、成長曲線をプロットすることにより、科学者は将来を予測し、計画するのに適した立場にあります。 1910年の世界人口は17億5,000万人でしたが、2010年の人口は68億7,000万人でした。 1910を開始点として、これはポイントのペア(0、1.75)と(100、6.87)を与えます。最初の点のx値はゼロであるため、aを簡単に見つけることができます。
1.75 = ab0 またはa = 1.75。この値を2番目のポイントの値とともに一般的な指数方程式に代入すると、6.87 = 1.75bが生成されます。100、6.87 / 1.75または3.93の100乗根としてbの値を与えます。したがって、方程式は y = 1.75(3.93の100乗根)バツ. それを行うにはスライドルール以上のものが必要ですが、科学者はこの方程式を使用して将来の人口数を予測し、現在の政治家が適切なポリシーを作成するのを支援できます。