主题
Search

人口增长


描述指数增长的微分方程是

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

这可以直接积分

 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)。 指数化,

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

这个方程被称为增长定律,更古老的说法是马尔萨斯方程;方程中的量 r 在这个方程中,有时被称为马尔萨斯参数

考虑一个更复杂的增长定律

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

其中 r>1 是一个常数。 这也可以直接积分

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

请注意,此表达式在 t=0 处爆炸。 我们给出了初始条件,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 与简单的增长定律相比,在长期内极大地抑制了增长。

(连续)logistic 方程,定义为

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

是生物学中经常出现的另一种增长定律。 它有解

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

另请参阅

Gompertz 曲线, 增长, 增长定律, 预期寿命, Logistic 映射, Lotka-Volterra 方程, Makeham 曲线, 马尔萨斯参数, 生存曲线

此条目部分内容由 Christopher Stover 贡献

使用 Wolfram|Alpha 探索

参考文献

Steinhaus, H. 数学快照,第 3 版。 纽约:Dover,第 290-295 页,1999 年。

在 Wolfram|Alpha 中被引用

人口增长

引用为

Stover, ChristopherWeisstein, Eric W. “人口增长”。 来自 MathWorld--Wolfram Web 资源。 https://mathworld.net.cn/PopulationGrowth.html

主题分类