數學建模案例【人口模型 】(馬爾薩斯人口模型,Logistic模型)


數學建模案例【人口模型】

                                                                              (馬爾薩斯人口模型,Logistic模型

(注:參考慕課網課程,非完全原創。)

 

p(t) 是t時刻的人口數量

問題1:在知道當前或過去某個時刻的人口數量的情況下,預測未來某個時刻的人口數量?

問題2:t趨於無窮時,即在遙遠的未來,人口趨勢是怎樣的?

馬爾薩斯人口模型

問題1:

在短時間發生的變化:p(t+△t)-p(t)=rp(t)△t

                                    p(t+dt)-p(t)=rp(t)dt

由微分方程得:  dp(t) / dt =r p(t)            ①

                           p(t0) = p0                      ②

有1,2式得;

                        
問題2:

函數模型人口數量是時間變量的指數函數,成指數增長。

Logistic模型

考慮r的變化:

假設地球最多能夠支撐的人口數量為K:

N(t)表示t時間處的人口數量:   

 

求得:     

 

方程曲線描述:

 

離散化:

 

取時間的離散步長為1,則:

 

取定參數k,考慮不同的參數r,作圖分析:

 

靜態解

 

 

 

二周期:

 

 

四周期:

 

 

N(t)—— r

 


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