严婉琳20110008015 邓南广 20110008005(11创新班)
3,分析:设为t时刻的酵母菌数,且是连续函数并且可导或分段可导,设时刻酵母菌的增长率满足。
是酵母菌固有增长率,称为酵母菌最大容量。
得到阻滞增长模型:
用分离变量法:(1)式满足条件解为。
由书本例题可知,,散点图呈s型,故模型可简化为一般形式:
其中, 程序如下:
t=0:18;
x=[9.6, 18.3, 29.
0, 47.2, 71.1, 119.
1, 174.6, 257.3, 350.
7, 441.0, 513.3, 559.
7, 594.8, 629.4, 640.
8, 651.1, 655.9, 659.
6, 661.8];
f=@(b,t)b(2).*b(3)./b(3)+(b(2)-b(3)).exp(-b(1).*t-0)))
b1,r1]=nlinfit(t(1:19),x(1:19),f,[0.5,660,9.6])
sse1=sum(r1.^2)
subplot(2,1,1),plot(t,x,'ko',0:.01:18,f(b1,0:.01:18),'k')
axis([-1,19,0,670]),legend('观测值','模拟值',4)
xlabel('时间k(小时)')ylabel('生物量x_k(克)')
title('阻滞增长方程模拟酵母培养物的增长的模拟效果图')
subplot(2,1,2), plot(t,r1,'k+',1,19],[0,0],'k')
axis([-1,19,-40,40])
xlabel('时间k(小时)')ylabel('模拟误差')
title('阻滞增长方程模拟酵母培养物的增长的模拟误差')
运行结果:b1 =
r1 =columns 1 through 14
columns 15 through 19
sse1 =
图示:结论:r=0.5470,n=663.0220,,误差平方和为194.3254.
所以酵母菌数量增长的经验公式为:
计算结果以及模拟效果图和模拟误差图表明,该阻滞增长方程能够较好的模拟酵母培养物生物量的变化趋势,前半段和后半段的误差小,但中间段的误差较大,然而总体误差较小,最大容量的估计值较为合理,模拟效果比较好。
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