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文档简介

第五章 微分方程模型,1 人口预测和控制,2 交通流模型,3 传染病模型(续),1 人口预测和控制,指数增长模型马尔萨斯,阻滞增长模型(Logistic模型),t,x,0,年龄分布对于人口预测的重要性,只考虑自然出生与死亡,不计迁移,人口发展方程,人口发展方程,死亡人数,内,),(,dt,t,t,+,一阶偏微分方程,已知函数(人口调查),生育率(控制人口手段),人口发展方程,一阶偏微分方程的半无界问题,-相容性条件,人口发展方程,已知函数(人口调查),生育率(控制人口手段),生育率的分解,总和生育率,h生育模式,人口发展方程,人口发展方程和生育率,总和生育率控制生育的多少,生育模式控制生育的早晚和疏密,正反馈系统,滞后作用很大,人口发展方程,人口指数,1)人口总数,2)平均年龄,3)平均寿命,t时刻出生的人,死亡率按 (r,t) 计算的平均存活时间,4)老龄化指数,控制生育率,控制 N(t)不过大,控制 (t)不过高,人口发展方程,2 交通流模型,考察高速公路上行驶的车辆的流动问题。,X轴-公路,X轴正向-公路上车辆前进的方向,车辆分布的密度函数,车辆通过x处的流通速率,车辆通过x处的流通速率,交通流模型,车辆数守恒,流通速率与车辆的密度有关!,密度较小时,随密度的增加,流通率增加;密度较大时,随密度的增加,流通率减小;密度大到一定程度时,出现交通阻塞!,阻滞增长?,交通流模型,Greenshield模型,初始值,交通流模型,特征方程组,特征线,沿特征线,v(x,t) 为常数,交通流模型,t,稀疏波,t,压缩波,一定时间后,特征线相交,交点处,v取不同值?,出现间断解!-激波,传染病模型(续),人群分为:未患病者(S)、患者(I)、 病愈具免疫力者(R),时刻t、年龄为x 的三类人的分布密度函数分别为:,1。自然死亡率与年龄有关为:,模型假设,2。患者在患病期间传染性相同;死亡率c(x);,3。人的最大寿命为A;,4。出生率只与年龄有关,与时间无关,为b(x);,5。健康者患病率 ,患病者治愈率为 ;,传染病模型(续),模型建立,第I类人,第II类人,第III类人,传染病模型(续),模型建立,初始条件,边界条件,假定新生儿是健康的、无免疫力,传染病模型(续),一阶偏微分方程组,李大潜(1986)、姚勇(1991)等,练习:,讨论如下的追赶问题:不同身高的人沿一直线同向前进;h(t,x) 表示时刻t、坐标x处的人的身高;并假定他们前进的速度与身高有关。试建立微分方程描述该变化过程,并试讨论如下初

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