数学建模第四次讨论结果

发布 2023-05-18 06:47:28 阅读 2103

数学建模第四次讨论题目——种群控制。

某地区渔猎部门决定发放捕猎许可证,用以控制鹿的数量(一张许可证只能捕猎一头鹿)。已知如果鹿的数量降到一定量级m以下,鹿就会灭绝。又知如果鹿的数量超过了容纳量m,它们的数量就会由于疾病和缺乏营养而降回到m。

a) 将鹿的增长率看成时间的函数,讨论下面模型的合理性:dp/dt=rp(m-p)(p-m),其中p是鹿的数量,r是正的比例常数。包括相直线。

b) 解释该模型与逻辑斯蒂模型dp/dt=rp(m-p)有什么不同。它比逻辑斯蒂模型好还是差?

c) 证明若对所有的t,p>m,则。

d) 若对所有的t都有p(e) 讨论该微分方程的解。模型的平衡点是什么?解释p的定态值对p的初始值的依赖性。应发放大约多少张捕猎许可证?

对于这次的讨论活动,程序都和前三次是一样的,不同的是周六下午老师有到讲这个题目,但是可惜的是并没有很多人到参加。我建议大家有空还是去参与一下,我相信数学建模不会让大家失望。在此我就写出这次讨论活动的最后结果。

a) 这一问是要我们讨论这个模型的合理性。这个要根据你讨论的方法而定,本来就没有一个很确定的答案,相信大家也知道数模就是这样,没有对与错,只有优与更优。下面介绍两种看法的理由:

合理:分段讨论,对于p 对于m0,随着t增大,p(t)↗ m

对于p>m,p·( t ) 0,随着t增大,p( t ) m

根据这三段都完全符合题目要求,所以可以推断该模型是合理的。

不合理:对于m和m两个点,该模型是不适用的,所以不合理。因为在m点,对于模型,p·(t)=0,而事实上,这是不可能的。

不过也可以认为p会稳定在m不变(这是对于模型是合理的分析)。主要看你怎么理解。在m点,由模型得出p·(t)=0,即p的值稳定不变,但是这也是不符合客观事实的,不可能说p一到达m点,p的值就不会改变,他肯定是会有一个波动的,只是最后肯定是趋近于m。

对于相直线就是做图分析。

我没有学过作图,所以不会做出很好看的图形,请大家谅解。这个图形的意思就是当pm,p→m.

b),不同就是少了一个(p-m),这个是不用说的。该模型肯定是比逻辑斯蒂模型更优的,因为逻辑斯蒂模型对于m小于0时是不适用的。而该模型是有考虑到的。

c) 当p>m时,p·(t)<0,p是会一直减少的,这个相信大家也很明白,不用多说。当p减少到m时,p·(t)=0.处于稳定状态。当t趋于无穷大时,p(t)=m.

d)对所有的t有p②m对于这四问,相信大家都可以很快的得出结果,不会难,也不需我多做解释。不过重头戏总是在后头。对(e)大多数人都没有给出让人很满意的结果。

我在此就把老师讲的那种方法写出来,供大家参考。

e)首先讨论该微分方程的解。对方程积分,相信大家都会,可就是没有人愿意去动手计算。不过这个微分方程貌似不是很好解,当然这是导致没人算出结果的主要原因。

所谓模型的平衡点,就是使=0.得出三个解。p=0,p=m,p=m.

即这三个点都是模型的平衡点。解释p的定态值对p的初始值的依赖性,所谓p的定态值就是p的稳定点,求稳定点的方法就是对求导,再把平衡点的值代入,如果所得的值大于0则不是稳定点,反之,则是稳定点。对于此题,0和m是稳定点,但由于模型是经过简化之后的模型,所以显得特别简单,所得的稳定点就是p点,所以他的依赖性就是当pm,p的定态值为m。

对于应发放多少张捕猎许可证,这个问题比较复杂,我在这给出方法,希望大家自己再进行计算。首先发放许可证的目的是不能使鹿灭亡。在此基础上使收益最大,再者最好使得每年鹿的数量不会改变,这样就不用每次都计算应发放的捕猎许可证了。

得到目的,就很容易计算了。

首先,发放的证肯定跟时间有关。假设一个周期,最好是一年。则要保持周期的开始和结束的差值为零。

可以假设捕猎是一次捕或均匀的捕。方法就是这样了,老师也是这样讲的,剩下的就看大家自己的了。有问题或有不同看法到下次活动提出来一起解决,我希望大家还是要把不懂得搞懂,否则到后面就很难跟上步伐了,毕竟讨论的题目是会越来越难的。

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