第十四讲 动态系统---差分方程
(教材:第十四章 动态系统---差分方程)
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2. 改进模型
假设1:设想小荒岛上的青草最多可以养活十万只野兔,记
(十万)。
假设2:下一年野兔的数目和上一年的数目成正比,比例数
与上一年的野兔数目有关。具体地说,在方程(1)中设
。
建立模型:
。 (2)
模型(假设)的合理性:方程 (2) 等价于
(3)
方程左端
是前后两年野兔数目的比值。当
与
之差
是一个较大的数时,说明自然资源还有较大的能力支持野兔种群的扩大,下一年的野兔总数
可以有一个较大的增长。当
与
之差
是一个较小的正数时,说明自然资源已没有更多的能力支持野兔种群的扩大。当
时,野兔总数还会减缩。
模型计算:利用与第一个模型求解类似的迭代法,可以依次求出各个
。
结果讨论:随着时间 n 的发展,
会越来越趋于 33333,这个数是自然资源和野兔内在增长机制之间的一个平衡量。画出
与时间 n 的图像,可见曲线大体呈 S 状。
这里的数字 33333 可以从方程直接求得。设想随着时间的推移,野兔的数目不再变化,记为
。方程(2)中的
和
都用
代入,得到方程
, (4)
解此方程得
。
本例小结:本例建立的两个模型,都是先对野兔数目的增长率作出一定的假设,再根据假设列出野兔数目所满足的差分方程。