猫头鹰—老鼠种群数量差分方程模型。
生态学家希望**在一个野生了鸟类保护区里斑点猫头鹰和老鼠的种群量水平。
令mn表示n年后老鼠的种群量,而on表示n年后斑点猫头鹰的种群量,生态学家提出了下列模型:
mn+1 = 1.2 mn – 0.001 onmn
on+1 = 0.7 on + 0.002 onmn
生态学家想知道在栖息地中两个种群能否共存以及结果是否对起始种群量敏感。
a)模型分析:
在该模型中,系数1.2代表了老鼠的繁殖能力,即在没有天敌(栖息地不存在斑点猫头鹰)而资源充足的情况下,模型适用的时间段内老鼠的种群数量将以j曲线的形式指数**,增长率是1.2;而系数0.
7则代表了斑点猫头鹰的死亡率,即在不存在老鼠的情况下斑点猫头鹰种群量的衰减率。
该模型又假设,两个物种之间相互影响的效果可用两物种相互作用的次数来决定,而相互作用次数又与on以及mn成正比关系,因此on mn项及其前面的系数就代表了两物种间相互作用的效果,系数为正号表示两物种相互作用有利于该物种数量的增长,负号则表示不利。
b)对下表中的初始种群量进行检验并**其长期行为:
情形a o0 = 150 m0 = 200 持续69年:
情形b o0 = 150 m0 = 300 持续39年:
情形c o0 = 100 m0 = 200 持续96年:
情形c o0 = 100 m0 = 200 持续26年:
c)系数敏感情况分析:
改变老鼠的繁殖力系数且只对情况b做实验分析,则:
非常敏感。改变猫头鹰死亡率系数且只对情况b做实验分析,则:
较敏感。改变对老鼠相互作用系数且只对情况b做实验分析,则:
不敏感。改变对猫头鹰相互作用系数且只对情况b做实验分析,则:
非常敏感。
差分方程数学建模举例
差分方程建模方法的思想与与一般数学建模的思想是一致的,也需要经历 背景分析 确定目标 预想结果 引入必要的数值表示 变量 常量 函数 积分 导数 差分 取最等 概念和记号 几何形式 事物形状 过程轨迹 坐标系统等 也就是说要把事物的性态 结构 过程 成分等用数学概念 原理 方法来表现 分析 求解。当...
数学建模差分方程模型
第十六章差分方程模型。离散状态转移模型涉及的范围很广,可以用到各种不同的数学工具。下面我们对差分方程作一简单的介绍,下一章我们将介绍马氏链模型。1 差分方程。1.1 差分方程简介。规定只取非负整数。记为变量在点的取值,则称为的一阶向前差分,简称差分,称为的二阶差分。类似地,可以定义的阶差分。由及的差...
差分方程数学建模分析
徐新荣。哈尔滨商业大学基础科学学院,哈尔滨 摘要。差分方程模型作为一种重要的数学模型,利用差分方程建模通常与其它数学模型方法结合起来使用,因为一方面建立差分方程模型所用的数量 等式关系的建立都需要其他的数学分支 另一方面,由差分方程获得的结果可以进一步进行优化分析 满意度分析 分类。分析 相关分析等...