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[Risolto] La diffusione dell'influenza

  

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Un modello matematico prevede che il virus dell’influenza si diffonda all'interno di una popolazione di P persone con una velocità (numero di nuovi casi giorno per giorno) che dipende in modo proporzionale sia dal numero di persone che già hanno contratto la malattia, sia da quelle che non sono state infettate.

  1. Scrivi la legge della velocità di diffusione del virus in funzione di x.
  2. Calcola il valore della costante di proporzionalità nell'ipotesi che, su un campione di 100 000 persone, 1750 siano ammalate il giovedì e, il venerdì, ci siano 370 nuovi casi.
  3. Stima il numero di nuovi casi infetti il sabato.
  4. Mostra che (nell'ipotesi che la popolazione resti costante nel tempo) la velocità massima di diffusione si ha quando il numero di persone potenzialmente infette corrisponde alla metà della popolazione stessa.
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Ciao,

Il modello che esprime la velocità di diffusione della malattia giorno per giorno è esprimibile attraverso la seguente funzione quadratica:

f(x) = kx(P - x)

In questo modello k è la costante di proporzionalità ed è positiva.

La funzione f(x) = kPx - kx² 2 , nell’ipotesi P costante, rappresenta una parabola con concavità rivolta verso il basso (poiché k>0) e asse di simmetria x=P/2.

Il valore massimo raggiunto dalla funzione si ha proprio per x=P/2 (ascissa del vertice) ed è:

fmax=kP/4

Poiché f(x) rappresenta la rapidità di diffusione della malattia, si può concludere che la diffusione è molto rapida nella fase iniziale, e raggiunge il suo massimo quando metà della popolazione è infetta.

 

Con i dati del problema si ha:

f(1750) = k · 1750 · (100 000 - 1750) = 171 937 500 · k

Sapendo che l’incremento relativo al numero di ammalati è di 370, l’equazione da impostare è la seguente:

370 = 171 937 500 ·k→ k = 0,0000022 = 2,2 · 10-6

 

il giovedì i malati sono 1750 e il venerdì ci sono 370 nuovi casi, quindi il venerdì ci sono in totale 1750 + 370 = 2120 malati.

I nuovi casi di malattia del sabato sono perciò dati da:

f(2120) = 2,2 · 10-6· 2120 ·(100 000 - 2120) ≃ 457.

 

saluti 🙂 



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