粗糙,但在现实生活中,我们知道人口增长率是不可能不固定不变的,也就是人口不可能无限增长,无限增长将会导致人口爆炸,而政府对这种情形不可能置之不理的,
f也就是说政府对人口无限增长会采取相应的措施,所以但人口增长到一定的程度下,人口增长率将会随人口的增长而呈线性递减,而且考虑到自然资源、环境条件等因素都会对人口增长起阻滞作用,并且随着人口增加,阻滞作用越来越大。因此,我们改进了模型,建立了阻滞增长模型。
模型建立
模型一:线性增长模型
首先,我们假设满足线性关系xtatb,根据最小二乘法,a和b是
以下函数的最小值:
Eab
atibxi2,其中xi是ti时刻该地区的人口数。i1
即有
Eaba1800b722a1810b1382a2000b28032
令E0E0,可解得a和b。ab
我们用Matlab编程(见附件2),解得a15,b27553
故
xt15t27553
然后用该方程对1800年到2000年的人口数据进行拟合,拟合的效果图如下:
从上图可以看出拟合的效果不是很好,模型比较粗糙,所以我们有必要建立其他的模型进行预测。但对于后期的人口拟合得还是可以的,用这线性增长模型
f预报出x2010152010275532831148百万。模型二:指数增长模型
由于今年人口为x0,k年后人口为xk,年增长率为r,则有xkx01rk。
则在t到tt时间内的人口增量为
xttxtrxtt
上式两边同时除以t得:xttxtrxtt
令t0,取极限得到xt满足的微分方程为
dxrxtdt于是我们得到一个指数增长的人口模型为
解这个方程得到
dx
dt
rxt
x0x0
xtx0ert
(2)
然后,我们利用数据拟合(程序见附件3),效果
图3指数增长模型的拟合图
f注:号为准确值,曲线为计算结果从图3可以看出,拟合效果还好,但到了后期时段时,该地区人口增长明显变慢,这个明显就不适合了,拟合效果就不那么好了,说明该地区的人口增长率时随着人口的增长而递减的,有一定的阻滞使人口增长得不如前那么快,此模型还是有点粗糙,所以我们要对模型进行进一步的改进。
用该地区的数据拟合(2)式,可解得r594e007年,x01e006,然后
把它们代进模型,我们可算得x2010374789百万。
结果分析用此模型基本是上能够描述1980年以前的人口增长,但我们从指数增长模型的拟合图可以看出,此模型对1980年以后的数据就拟合得不是很好,从1980年后,该地区的人r