数学建模 · 考古断代

例3碳14测年

RADIOCARBON DATING 良渚古城水坝的年代推断
碳十四
测年
14C
14C→14N+e−
半衰期 T1/2 = 5730 年
DERIVATION · 推理链

碳14测年的四步推理

01建模→ 02半衰期→ 03代入条件→ 04对数化
01 建模 MODEL 待解锁
y=k (1−p)x
k初始量
p衰减率
x死亡年数
y残留量
粒子沿指数曲线衰减 · 0 < 1−p < 1
壹
单击解锁建立指数衰减模型
02 半衰期 HALF-LIFE 待解锁

经过 5730 年,碳14衰减为原来的一半。

k (1−p)5730 =12k
⟹
1−p= 125730
y=k⋅ (125730) x
经过时间 0年
残留量 100.0%
0 年5730 年 · 半衰期 50.0%
贰
单击解锁由半衰期确定衰减率
03 代入条件 CONDITION 待解锁

残留量约为初始量的 55.2%。

k⋅ (125730) x = 0.552 k
(125730) x =0.552
两边同时约去初始量 k
叁
单击解锁代入 55.2% 的残留量
04 对数化 LOGARITHM 待解锁
(125730) x =0.552
两边取对数↓
x= log 125730 0.552
死亡年数 x≈ 0 年
肆
单击解锁用对数解出死亡年数