Мета роботи :за допомогою логістичного рівняння дослідити зміну швидкості росту популяції населення.
Теоретичні відомості:
Поведінку популяції, чисельність якої стабілізується на деякому заданому рівні, часто описують за допомогою логістичного рівняння
dx/dt = rx(1-X/k) , (1)
де параметр k задає максимальну густину популяції.
Рівняння (1) є нелінійним звичайним диференціальним рівнянням першого порядку. Це рівняння завдяки простоті має аналітичний розв’язок
, (2)
де X0 – початкове значення X(t).
Неважко помітити, що функція (2) за малих t поводить себе як X0ert, тобто є розв’язком лінійного диференціального рівняння dx/dt = rx , і лише із зростанням t виявляється нелінійність рівняння (1).
Можливий розв’язок логістичного рівняння (1) показано на рис.1.
Широке використання логістичного рівняння для моделювання розвитку популяцій пояснюється його простотою і такими властивостями:
– за малих X рівняння (1) зводиться до лінійного рівняння dx/dt = rx , тобто ріст іде експоненціально для малих X;
– для більших X величина X з часом прямує до постійного значення k.
.
Текст програми на мові MATLAB
сlear;
tlimit=[0, 10]; X0=[2.1];
[t,X]=ode45(@logeq,tlimit,X0);
plot(t,X);
Вміст файлу logeq.m
function dXdt=logeq(t,X);
dXdt=[ 1.5*X*(1-X/2) ];
Логістичне диференціальне рівняння описане у файлі з іменем logeq.m. Останній оператор цього файлу містить числові значення двох параметрів логістичного рівняння – r=1.5 і k=2. Змінюючи їх значення, а також значення початкової умови треба дослідити поведінку логістичної кривої.
Хід виконання роботи:
Умова r>0
r=4, при k=2, x(0)=0,5
r=14, при k=2, x(0)=0,5
r=24, при k=2, x(0)=0,5
Умова k>0
k=5, при r=1.5, x(0)=0,5
k=15, при r=1.5, x(0)=0,5
k=25, при r=1.5, x(0)=0,5
Умова x(0)>0
x(0)=0,08,при k=2,r=1.5
x(0)=3.2,при k=2,r=1.5
x(0)=5.18,при k=2,r=1.5
Висновок:
В лабораторні роботі я досліджував логістичне рівняння та його розв’язки які описують поведінку популяції використовуючи dx/dt = rx(1-X/k), де параметр k задає максимальну густину популяції.