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阻滞增长模型简介-实用数学方法

时间:2023-11-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:在人口模型的研究中,马尔萨斯得出了“任一时刻的人口总数都遵循指数规律向上增长”的结论,并得到了一段时期内人口数据的验证,然而随着人口基数的增大,式(4.2)所暴露的不足之处也越来越明显了。这说明,在人口基数不是很大的时候,马尔萨斯人口方程还能比较精确地反映人口增长的实际情况,但当人口数量很大时,其精确程度就大大降低了。

阻滞增长模型简介-实用数学方法

在人口模型的研究中,马尔萨斯得出了“任一时刻的人口总数都遵循指数规律向上增长”的结论,并得到了一段时期内人口数据的验证,然而随着人口基数的增大,式(4.2)所暴露的不足之处也越来越明显了。随着时间的推移,我们有

这显然不符合人口发展的实际。这说明,在人口基数不是很大的时候,马尔萨斯人口方程还能比较精确地反映人口增长的实际情况,但当人口数量很大时,其精确程度就大大降低了。究其根源,随着人口的迅速膨胀,资源短缺、环境恶化等问题越来越突出,这些都将限制人口的增长。所以当人口增加到一定数量之后,就应当把常数r设为一个随着人口的增加而减小的量,即将增长率r表示成人口x(t)的函数r(x),且r(x)为x的减函数。

1. 模型假设

假设1:设r(x)为x的线性函数,r(x)=r-sx, s>0。

假设2:自然资源与环境条件所能容纳的最大人口数量是xm(称为最大人口容量),当x=xm 时, r (xm)=0。

2. 建模与求解(www.xing528.com)

由以上假设,可得微分方程

式(4.3)称为阻滞增长模型(Logistic模型)。它是一个可分离变量的方程,其解为

3. 模型检验

由式(4.3),计算可得

人口总数x(t)有如下规律:

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