常见的微分方程模型(1)

article/2025/10/10 20:06:43

学习了几个常见的微分方程模型,比如传染病模型和经济增长模型

1.传染病模型

已知已感染人数(病人)的比例为 i(t) ,假设每个病人每天的有效接触的人数为\lambda,在一块封闭区域内,总人数为N ,健康人的比例为s(t),还需要考虑病人治愈后再一次被感染的情况,假设病人每天治愈的比例为\mu
则建模为

 在这里我们令,其中\sigma~ 一个感染期内每个病人的有效接触人数,称为接触数。

通过图像分析

 所以如果想要实现患病人数的减少,就要控制在这个\sigma\leqslant1时候

 2.经济增长模型

首先我们把问题分成三部分

(1)建立产值与资金、劳动力之间的关系

(2)研究资金与劳动力的最佳分配,使投资效益最大

(3)调节资金与劳动力的增长率,使经济(生产率)增长

第一步,建立要素之间的相关关系

 其实一阶偏导和二阶偏导相对于0的大小就是说明了我们刚刚开始对于模型的假设,通过假设,也就推出来道格拉斯函数的简单形式

 我们令QK=单位资金创造的产值。  QL为单位劳动力创造的产值

\alpha~ 资金在产值中的份额              1-\alpha ~劳动力在产值中的份额

 第二步 资金与劳动力的最佳分配(静态模型) 

资金来自贷款,利率 r,劳动力付工资 w

资金和劳动力创造的效益为:

而我们要求资金与劳动力的分配比例K/L(每个劳动力占有的资金) ,使效益S最大

 然后就得到了一个关于K和L的一个等式

通过分析,得知减少\omega和提高\gamma可以提高K/L的比例,从而使效益S最大化。

第三步 经济(生产率)增长的条件 (动态模型)

要使 Q(t) 或  Z(t)=Q(t)/L(t) 增长,  K(t), L(t)应满足的条件

Q(t)为工业产值,L(t)为劳动力,所以Z(t)为人均产值

在这里我们做出模型假设:投资增长率与产值成正比 (用一定比例扩大再生产)

 还有劳动力相对增长率为常数

经过整理就得到了最后的经济增长方程

    \alpha~ 资金在产值中的份额 ,\lambda为投资与产值之间的比例,\mu为劳动力增长比率.

​现在让我们讨论产值增长的条件,产值为Q(t)

 还有就是讨论每个劳动力的产值 Z(t)=Q(t)/L(t)增长

 \mu >0时,劳动力相对增长率要小于初始投资相对增长率,才可以实现单位劳动力产值的增长


http://chatgpt.dhexx.cn/article/0nEBmHID.shtml

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