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人口增長


描述指數增長的微分方程是

 (dN)/(dt)=rN.
(1)

這可以直接積分

 int_(N_0)^N(dN)/N=int_0^trdt
(2)

得到

 ln(N/(N_0))=rt,
(3)

其中 N_0=N(t=0)。 指數化,

 N(t)=N_0e^(rt).
(4)

這個方程被稱為增長定律,更古老的說法是馬爾薩斯方程;方程中的量 r 在這個方程中,有時被稱為馬爾薩斯引數

考慮一個更復雜的增長定律

 (dN)/(dt)=((rt-1)/t)N,
(5)

其中 r>1 是一個常數。 這也可以直接積分

 (dN)/N=(r-1/t)dt
(6)
 lnN=rt-lnt+C
(7)
 N(t)=(Ce^(rt))/t.
(8)

請注意,此表示式在 t=0 處爆炸。 我們給出了初始條件,即 N(t=1)=N_0e^r,因此 C=N_0

 N(t)=N_0(e^(rt))/t.
(9)

(◇) 的分母中的 t 與簡單的增長定律相比,在長期內極大地抑制了增長。

(連續)logistic 方程,定義為

 (dN)/(dt)=(rN(K-N))/K
(10)

是生物學中經常出現的另一種增長定律。 它有解

 N(t)=K/(1+(K/(N_0)-1)e^(-rt)).
(11)

另請參閱

Gompertz 曲線, 增長, 增長定律, 預期壽命, Logistic 對映, Lotka-Volterra 方程, Makeham 曲線, 馬爾薩斯引數, 生存曲線

此條目部分內容由 Christopher Stover 貢獻

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參考文獻

Steinhaus, H. 數學快照,第 3 版。 紐約:Dover,第 290-295 頁,1999 年。

在 中被引用

人口增長

引用為

Stover, ChristopherWeisstein, Eric W. “人口增長”。 來自 Web 資源。 https://mathworld.tw/PopulationGrowth.html

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