Eksponentiell modell for befolkningsvekst
Tabellen nedenfor viser folketallet i en bygd, noen år i perioden 1910–1935.
| År | 1910 | 1913 | 1919 | 1921 | 1925 | 1927 | 1931 | 1935 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Folketall | 800 | 963 | 1253 | 1511 | 1720 | 1879 | 2387 | 2774 |
- Bruk informasjonen til å lage en modell på formen
\[F(t) = a \cdot b^t \]
for antall personer \(F(t)\) som bodde i bygda \(t\) år etter 1910.
Vurder modellens gyldighetsområde.
- Når økte befolkningen med mer enn 80 personer per år ifølge modellen?
- Hvor mange år gikk det før den gjennomsnittlige befolkningsveksten fra 1910 var større enn 80 personer per år ifølge modellen?
a) \(F(t) \approx 820{,}6 \cdot 1{,}051^t\), gyldighetsområde \(t \in [0, 25]\)
b) Fra og med 1924 (\(t \approx 13{,}5\))
c) Etter 25 år
a
Vi setter \(t = 0\) i 1910 og bruker eksponentiell regresjon på datapunktene:
| \(t\) | \(0\) | \(3\) | \(9\) | \(11\) | \(15\) | \(17\) | \(21\) | \(25\) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| \(F\) | \(800\) | \(963\) | \(1253\) | \(1511\) | \(1720\) | \(1879\) | \(2387\) | \(2774\) |
Eksponentiell regresjon (f.eks. i GeoGebra) gir:
Grafen under viser at kurven passer godt til datapunktene (\(R^2 \approx 0{,}99\)):

Gyldighetsområde: Modellen passer for dataene i perioden 1910–1935, det vil si \(t \in [0, 25]\). Utenfor dette tidsrommet kan vekstmønsteret endre seg og modellen mister gyldighet.
b
Vekstfarten er den deriverte av \(F\):
Vi løser \(F'(t) = 80\) i GeoGebra CAS:

CAS gir \(t \approx 13{,}5\), dvs. fra og med \(t = 14\) (år 1924).
Befolkningen økte med mer enn 80 personer per år fra og med 1924 ifølge modellen.
c
Gjennomsnittlig befolkningsvekst fra 1910 til år \(t\) er \(\dfrac{F(t) - F(0)}{t}\). Vi løser:
i GeoGebra CAS:

CAS gir \(t \approx 24{,}6\), så vi runder opp til \(t = 25\).
Det gikk \(\underline{\underline{25 \text{ år}}}\) (til 1935) før den gjennomsnittlige veksten fra 1910 var større enn 80 personer per år.