数学建模 野兔
19页1、数学建模 摘要 当需要从定量的角度分析和研究一个实际问题时,人们就要在深入调查研究、了解对象信息、作出简化假设、分析内在规律等工作的基础上,用数学的符号和语言,把它表述为数学式子,也就是数学模型,然后用通过计算得到的模型结果来解释实际问题,并接受实际的检验。这个建立数学模型的全过程就称为数学建模。 关键词 种群繁殖 野兔 数学建模 稳定收获 异常现象 Logistic模型 生态学 MATLAB程序根据题目:在某地区野兔数量在连续十年统计数量(单位十万)如下:T=0T=1T=2T=3T=4T=5T=6T=7T=8T=96.55894319694.508536.905686.005125.564955.328077.561018.93929.5817分析该数据,得出野兔的生长规律。 并指出在哪些年内野兔的增长有异常现象。对于这种种群生态学问题,我们可以用Logistic(逻辑斯蒂方程)模型来模拟。Logistic模型是种群生态学的核心理论之一。它可以用来描述种群生长规律,利用它可以表征种群的数量动态。之所以选择该模型来研究野兔生长问题,是因为,该模型考虑并概括了,种群发展所遇到的各种外界条
2、件,也就是说,它模拟了真实情况。通过建立Logistic模型,我们小组得出T=10时,野兔数量为9.84194(十万)只。该结果比较符合客观规律。利用Logistic模型可以表征种群的数量动态;如鱼类种群的增长,收获与时间关系的确定。319数学建模实习目的 学会用logistic模型来表达,用logistic模型来表达增长性问题。 问题重述 1、兔子的自然死亡。2、兔子天敌的种群变化。3、各种疾病的蔓延。4、人类的捕杀与破坏 问题剖析野兔生长问题。野兔在自然条件不变下,野兔的种群应该保持不变。然而通过读数据的观察发现。野兔的数量并不是单一地增长,T=3,6.90568;T=4,6.00512;T=5,5.56495;T=6,5.32807。第四年到第七年,这三年野兔的数量不增反降,说明其间有影响野兔生长的因素存在。我们探讨了其中的因素:1、兔子的自然死亡。2、兔子天敌的种群变化。3、各种疾病的蔓延。4、人类的捕杀与破坏。考虑到上述因素,野兔的生长就不能完全用一个Logistic模型来模拟模型假设上述野兔生长问题,我们假设:1、假设兔子不受到人类活动影响2、假设兔子没有收到传染性疾病影响
3、3、假设兔子天敌不变那它是可以用logistic模型来模拟的分析与建立模型对于生物模型,首先考虑的是logistic模型,考虑到logistic模型的增长曲线是单调的,而题目所给的数据中有一段是下降的,这是反常的情况,而正常情况应当是单调上升的。考虑到可能在这段时间内有使野兔减少的因素。不能在整个时间段进行拟合,我们应当在每个单调区间上进行拟合。 第一单调增区间T=0T=1T=2T=312.319694.508536.90568 第二单调减区间T=3T=4T=5T=66.905686.005125.564955.32807 第三单调增区间T=6T=7T=8T=95.328077.561018.93929.5817我们把野兔生长情况分成了上表三个区间,建立野兔生长的logistic模型。 模型求解 对于logistic连续模型,设微分方程为 ,, (1)其中参数a,b 需要通过拟合得到。(1) 的解为. (2)设已知连续三年的数据,其中,则由(2)得方程组 (3)这三个方程中有三个未知量可以解出a,b如下: 将(3)中第一式代入第二、三式消去x0, 得 (4)消去a 后得b 满足的方程
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