Файл: Фрактальная модель динамики численности народонаселения.docx
Добавлен: 28.03.2024
Просмотров: 21
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
, а при .
Параметры модели и выбираются из наилучшего согласия с опытными данными. В случае членом с можно пренебречь, как это нами уже отмечалось ранее, соответственно справедливо линейное приближение:
(3).
Стандартной заменой уравнение (2) можно упростить. . График зависимости приведен на Рис. 4 и 5 для
.
Dk
D
Db
ξ(D)
Рис.4 График зависимости при .
ξ(D)
Dk
Db
D
Рис.5 График зависимости при .
Из Рис. 4 и 5 следует наличие в данной модели трех характерных точек . В точке и . В этой точке скорость роста равна нулю и мы имеем статистическую ситуацию. Численность народонаселения для этого значения стабилизируется и равна константе. При небольшом превышении значение будет отрицательно и численность народонаселения линейно начинает сокращаться.
Критическая точка соответствует условию и становится определяющей нелинейная зависимость от . В точке при и . Это значит, что в критической точке в первом случае имеет место рост народонаселения, а во втором случае - его убывание. При достаточно малых и возникает или быстрый рост или быстрое убывание народонаселения в этой точке.
Точка бифуркации находится из условия:
(3).
Отсюда следует значение :
(4)
и сдвиг точки бифуркации от критической точки при
происходит влево, а при - вправо. В точке имеются два вещественных корня , которые имеют разные знаки. Если , то .
Таким образом, в точке может иметь место, как рост народонаселения, так и убывание народонаселения. Причем скорость роста в два раза превосходит скорость убывания.
В случае картина наблюдается обратная.
С учетом выявленных трендовых периодов были рассчитаны параметры модели народонаселения, которые приведены в таблице 1.
Таблица 1. Параметры модели с кусочно-линейным трендом
Так как значения , то используем линейное приближение и получим расчетные значения в : . Разности расчетных и фактических значений составляют не более 2% [13].
Учитывая опыт моделирования, выберем , а значение вычислим по следующей формуле [13]:
Подставив в формулу (4) значения , , и получим
Анализ рассчитанных параметров фрактальной модели показал следующее.
1. Коэффициент линейного тренда во втором периоде увеличился на 48% по сравнению с первым, а в третьем – всего на 10% по сравнению со вторым.
2. Фрактальная размерности кривой народонаселения во втором периоде уменьшилась на 6% по сравнению с первым, а в третьем – всего на 3% по сравнению со вторым. Тенденция к уменьшению фрактальной размерности соответствует увеличению скорости роста народонаселения.
3. Значения намного меньше значения соответствующего нулевой скорости роста народонаселения. По классификации, приведенной в [16], процесс роста народонаселения в рассматриваемые периоды является монотонным процессом I типа.
4. Значения фрактальных размерностей
Параметры модели и выбираются из наилучшего согласия с опытными данными. В случае членом с можно пренебречь, как это нами уже отмечалось ранее, соответственно справедливо линейное приближение:
(3).
Стандартной заменой уравнение (2) можно упростить. . График зависимости приведен на Рис. 4 и 5 для
.
Dk
D
Db
ξ(D)
Рис.4 График зависимости при .
ξ(D)
Dk
Db
D
Рис.5 График зависимости при .
Из Рис. 4 и 5 следует наличие в данной модели трех характерных точек . В точке и . В этой точке скорость роста равна нулю и мы имеем статистическую ситуацию. Численность народонаселения для этого значения стабилизируется и равна константе. При небольшом превышении значение будет отрицательно и численность народонаселения линейно начинает сокращаться.
Критическая точка соответствует условию и становится определяющей нелинейная зависимость от . В точке при и . Это значит, что в критической точке в первом случае имеет место рост народонаселения, а во втором случае - его убывание. При достаточно малых и возникает или быстрый рост или быстрое убывание народонаселения в этой точке.
Точка бифуркации находится из условия:
(3).
Отсюда следует значение :
(4)
и сдвиг точки бифуркации от критической точки при
происходит влево, а при - вправо. В точке имеются два вещественных корня , которые имеют разные знаки. Если , то .
Таким образом, в точке может иметь место, как рост народонаселения, так и убывание народонаселения. Причем скорость роста в два раза превосходит скорость убывания.
В случае картина наблюдается обратная.
С учетом выявленных трендовых периодов были рассчитаны параметры модели народонаселения, которые приведены в таблице 1.
Таблица 1. Параметры модели с кусочно-линейным трендом
i | 1 | 2 | 3 |
| 12 | 20 | 29 |
| 49,804 | 73,614 | 80,872 |
| | | |
| 1,41 | 1,33 | 1,29 |
| 1,61 | ||
| |
Так как значения , то используем линейное приближение и получим расчетные значения в : . Разности расчетных и фактических значений составляют не более 2% [13].
Учитывая опыт моделирования, выберем , а значение вычислим по следующей формуле [13]:
Подставив в формулу (4) значения , , и получим
Анализ рассчитанных параметров фрактальной модели показал следующее.
1. Коэффициент линейного тренда во втором периоде увеличился на 48% по сравнению с первым, а в третьем – всего на 10% по сравнению со вторым.
2. Фрактальная размерности кривой народонаселения во втором периоде уменьшилась на 6% по сравнению с первым, а в третьем – всего на 3% по сравнению со вторым. Тенденция к уменьшению фрактальной размерности соответствует увеличению скорости роста народонаселения.
3. Значения намного меньше значения соответствующего нулевой скорости роста народонаселения. По классификации, приведенной в [16], процесс роста народонаселения в рассматриваемые периоды является монотонным процессом I типа.
4. Значения фрактальных размерностей