华中农的微分方程->西北工的微分方程模型(第7章7.2+7.3)
1.微分方程matlab基础求解
1.1求解析解
%求微分方程(组)解析解的命令
dsolve('方程1','方程2',...,'方程n','初始条件','自变量')
%自变量可以指定也可以由系统规则选定为缺省
例子:待补充
1.2求数值解(求解的近似值)
[t,x]=solver('',ts,x0.options)
%t为自变量,x为函数值,f为待解的函数文件名,ts=[t0,tf]t0为自变量的初值,tf为终值,x0为函数初值,options用于设定误差限
%solver有ode45,ode23,ode113,ode23s,ode15s等等,其中ode23为组合的2/3阶龙格-库塔-费尔贝格算法(????)依此类推
注意:高阶微分方程求数值解时,需化成一阶微分方程
例子:待补充
2.人口增长问题
背景:研究人类人口增长的规律
2.1指数增长(Malthus)模型
步骤:
1.模型假设,人口自然增长率r为常数(单位时间内人口的增长量(dx/dt)与当时人口呈正比)
2.模型求解
3.模型分析,分析r不同取值x(人口)的变化
优点:短期预报比较准确
缺点:不适合中长期预报
解释:增长率会受到环境的制约作用
2.2阻滞增长(Logistic)模型
步骤:
1.模型假设,设立关于增长率的减函数r(t)和人口函数x(t),且
(其中xm为最大人口容量,即受到自然资源和环境条件限制所能容纳的最大人口数量)
2.模型建立
3.模型求解(matlab或者手算都可?)
4.模型分析(定性分析)
比较初始人口与xm之间的大小关系,然后判断
优点:中期预报比较准确
缺点:理论很好,实用性不强
解释:假设固有人口增长率及xm为定值,不符合实际
3.缉私问题
背景:缉私船追逐走私船
步骤:
1.模型建立
2.模型求解
求解析解->比较
求数值解
4.地中海鲨鱼问题
背景:一战时,食用鱼增加,鲨鱼也增加
步骤:
1.基本假设
2.符号说明
3.模型建立与求解,是否考虑人工捕获
4.得出结论
5.传染病模型
背景:研究传染病传播的有关的规律
5.1指数传播模型(不采用)
不符合实际
5.2SI模型
s为健康人,I为病人,λ为有效患病率
5.3SIS模型
病人治愈后仍会患病
s为健康人,I为病人,λ为有效患病率μ为有效治愈率
引入σ(整个传染期内每个病人有效接触的平均人数,也称为接触数),σ=λ/μ
5.4SIR模型
病人治愈后不会患病
s为健康人,I为病人,R为治愈的病人,λ为有效患病率μ为有效治愈率
6.战争模型(感觉不常见?7.2)
背景:打战策略
6.1一般战争模型
步骤:
1.模型假设,
x(t),y(t)为双方的士兵人数
战斗减员率f(x,y),g(x,y)且只与本方兵力成正比
且给定增援率函数为u(t),v(t)
2.得出微分方程
6.2正规战模型
1.模型假设
考虑一方减员率与另一方兵力成正比,f=a.y
同理得出双方
2.得出微分方程(战斗力的度量)
3.得出结论(谁赢谁败)
6.3游击战模型
增加了活动面积这个因素
6.4混合战模型
游击战与正规战的混合