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Logistic 方程


Logistic 方程(有时称为 Verhulst 模型或 Logistic 增长曲线)是由皮埃尔·弗胡斯特(Pierre Verhulst,1845 年,1847 年)首次发表的人口增长模型。该模型在时间上是连续的,但将连续方程修改为离散二次递归方程(称为 Logistic 映射)也得到了广泛应用。

LogisticEquationContinuous

Logistic 模型的连续版本由以下微分方程描述

 (dN)/(dt)=(rN(K-N))/K,
(1)

其中 r马尔萨斯参数(最大人口增长率),K 是所谓的承载能力(即最大可持续人口)。将两边除以 K 并定义 x=N/K,则得到微分方程

 (dx)/(dt)=rx(1-x),
(2)

这被称为 Logistic 方程,其解为

 x(t)=1/(1+(1/(x_0)-1)e^(-rt)).
(3)

函数 x(t) 有时被称为 Sigmoid 函数

虽然 r 通常被约束为正值,但上面解的图示显示了 r 的各种正值和负值,以及从 0.00 到 1.00 以 0.05 为步长的初始条件 x_0=x(t=0)

Logistic 方程 (3) 的离散版本被称为 Logistic 映射

曲线

 x=a/(1+bq^t)
(4)

从 (3) 获得,有时被称为 Logistic 曲线。类似地,方程 (3) 的归一化形式通常用作称为 Logistic 分布的统计分布。


参见

Gompertz 曲线, 增长定律, 预期寿命, Logistic 分布, Logistic 映射, Makeham 曲线, 马尔萨斯参数, 人口增长, Sigmoid 函数

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参考文献

Verhulst, P.-F. "Recherches mathématiques sur la loi d'accroissement de la population." Nouv. mém. de l'Academie Royale des Sci. et Belles-Lettres de Bruxelles 18, 1-41, 1845.Verhulst, P.-F. "Deuxième mémoire sur la loi d'accroissement de la population." Mém. de l'Academie Royale des Sci., des Lettres et des Beaux-Arts de Belgique 20, 1-32, 1847.Wolfram, S. A New Kind of Science. Champaign, IL: Wolfram Media, p. 918, 2002.

在 Wolfram|Alpha 中被引用

Logistic 方程

引用为

Weisstein, Eric W. "Logistic Equation." 来自 MathWorld--一个 Wolfram 网络资源。 https://mathworld.net.cn/LogisticEquation.html

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