Das Urinprobenproblem

Stelle dir vor, dein Arzt fordert dich zur Abgabe einer 24-Stunden-Sammelurinprobe auf. Dazu gibt er dir eine 2-Liter-Sammelflasche mit, in der sich 30 ml Salzsäure befinden. Für den Fall, dass die 2 L Fassungsvermögen nicht reichen (Oktoberfest?), gibt er dir noch eine zweite, gleich große Sammelflasche mit, allerdings ohne Salzsäure drin. Nun schaffst du es tatsächlich, die erste Flasche komplett zu füllen und auch noch die durch die zweite Flasche vorgehaltene Reservekapazität zu einem bestimmten Teil in Anspruch zu nehmen. Die Salzsäure ist jetzt natürlich nicht gleichmäßig über die gesamte Urinprobe verteilt, denn Flasche 2 enthält ja keinen Säurezusatz.

Jetzt das Problem: Du sollst die beiden Urinprobenteile so mischen, dass die Salzsäure gleich verteilt ist. Leider hast du aber kein Gefäß zur Verfügung, in das du die gesamte Probenmenge geben kannst. Du kannst nur aus Flasche 1 Probenmaterial in Flasche 2 umfüllen, bis diese ganz voll ist, und mit der so entstandenen (Teil-)Mischung wieder Flasche 1 auffüllen. Das Hin- und Herkippen kannst du beliebig oft wiederholen, aber ...

  • ist die Folge der Säurekonzentrationen in den Flaschen eigentlich konvergent?
  • ist der Grenzwert, so er denn existiert, identisch mit der Säurekonzentration, der sich aus der direkten Mischung ergibt?
  • du willst die Flaschen ja nicht unendlich oft umfüllen, also wie oft musst du die Probe hin- und herkippen, damit die Säurekonzentration um nicht mehr als einen vorgegebenen Fehler (z. B. 1%) vom Grenzwert abweicht?

        
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