Давайте разобьём задачу на шаги и решим её подробно.
Условие задачи:
- Болезнь длится 21 день.
- В первый день заболевший турист заразил 5 человек.
- Начиная со второго дня, каждый заболевший человек и турист ежедневно заражают по 5 новых человек.
- Нужно определить, через сколько дней общее количество заболевших станет 1296 человек.
Шаг 1. Построение модели роста заболевших
Обозначим:
- \( D \) — номер дня, начиная с 1.
- \( N(D) \) — число заболевших на день \( D \), включая всех заболевших с первого по сегодняшний день.
Шаг 2. Анализ роста в первый день
- В первый день (D=1):
Заражён один человек (турист).
Он заразил 5 человек, т.е., новых заболевших — 5.
После первого дня заражённых всего:
\[ N(1) = 1 \quad\text{(сам турист)} \] В конце первого дня новых заболевших:
\[ I(1) = 5 \]
Шаг 3. Повторяющийся процесс
- После первого дня:
В каждый следующий день каждый заболевший заражает ещё 5 человек. - Это приводит к тому, что количество новых заболевших в день зависит от уже заболевших предыдущих дней.
Нужно понять, как считает сумма всех заболевших.
Шаг 4. Распределение заболевших по дням
- Пусть \( A(k) \) — число заболевших в день \( k \). Тогда:
- В первый день: \( A(1) = 1 \) — турист.
- Во второй день: он заразил 5 человек, новых заболевших: \( A(2) = 5 \).
- В третий день: все заболевшие за предыдущие дни продолжают заражать \( 5 \) человек каждый.
Общее число заболевших к дню \( D \): \[ N(D) = \sum_{k=1}^{D} A(k) \]
Шаг 5. Формулы для вычисления
В каждый день \( D \), новые заболевшие —
Первый день: \( A(1) = 1 \).
Второй день:
Новый заражён — 5 человек, заразивших в первый день, \( A(2) = 5 \).Для последующих дней (\( D \ge 3 \)):
Каждый заболевший из предыдущих дней заражает по 5 новых людей.
Значит,
\[ A(D) = 5 \times \text{(сумма заболевших за предыдущий день)} = 5 \times N(D-1) \]
То есть, количество новых заболевших в день \( D \) — это 5 раз сумма всех заболевших до предыдущего дня.
Но у нас возникает рекурсия: \[ A(D) = 5 \times N(D-1) \]
И так как \( N(D) = N(D-1) + A(D) \), получаем систему.
Шаг 6. Расчёт по рекурсии
Приведем формулы:
\[ A(1) = 1 \] \[ N(1) = 1 \]
Дальше для \( D \ge 2 \):
\[ A(D) = 5 \times N(D-1) \] \[ N(D) = N(D-1) + A(D) = N(D-1) + 5 \times N(D-1) = N(D-1) (1 + 5) = 6 \times N(D-1) \]
Это существенный вывод:
Общее число заболевших в день \( D \) равно 6 раз больше общего числа заболевших на предыдущий день:
\[ N(D) = 6 \times N(D-1) \]
При этом начиная с \( N(1) = 1 \), получаем геометрическую прогрессию:
\[ N(D) = N(1) \times 6^{D-1} = 6^{D-1} \]
Шаг 7. Итоговая формула
Общий номер заболевших на день \( D \):
\[ \boxed{ N(D) = 6^{D-1} } \]
Шаг 8. Решение уравнения для \( N(D) = 1296 \)
Нам нужно найти \( D \), при котором:
\[ 6^{D - 1} = 1296 \]
Известно, что:
\[ 1296 = 6^4 \]
следовательно,
\[ 6^{D-1} = 6^{4} \]
Значит,
\[ D - 1 = 4 \] \[ D = 5 \]
Ответ:
Заболевших станет 1296 человек на 5-й день.