新手进阶建模（6）平衡原理和机理分析应用

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       简单的说，平衡原理就是原来的平衡的因为一边发生了变化使平衡破坏 然后反应朝着能够削弱这次变化的方向发展。现实中绝大多数问题都满足平衡原理，交通红绿灯的设置与路宽的关系，收费站的卡口数与车流量的关系等...
5 C5 ?9 O9 r1 l( O       建模中我们拿到的题目并不会直接说明其中哪些因素满足平衡关系，所以这需要我们首先要查阅资料找到该问题中隐含的平衡关系因素。然后建立微分方程求解。
通过几道例题来说明一下：
1.建模描述一个地区内人口的自然增殖的过程。即考虑由于人口的生育和死亡所引起的人群数量变化的过程。
9 V/ z5 O/ B& n& K" f第一：找平衡关系。题目只说了出生与死亡，给了我们一对平衡因素（人口的增长还与该地区的人口迁入迁出、资源分配有关，出
7 Y3 T# G1 i. T% F$ V) x  e+ ]         于简便，只考虑出生率与死亡率）。
第二：找平衡变量，与出生死亡有关的我们可以联想到出生率、死亡率。
! A! B- O1 Q; ?$ t第三：约束条件，建立方程         
/ f* f. {* C2 n$ \6 L. ^- E7 x         1. 人群个体同质。

         2. 群体规模大。

         3.  群体封闭，只考虑生育和死亡对人口的   影响。

         4. 从大群体的平均效应考虑生育和死亡对人口的影响。（生育率和死亡率）

         5. 群体增长恒定。

         6. 个体增长独立。
/ }8 m2 G# ^& r7 o3 A  ~

        人口数在区间[t，t+△t ]内的改变量N等于这段时间内出生的个体数与死亡的个体数之差。 令B(t, △t, N), D(t, △t , N) 分别表示在时间区间[t，t+△t ]内生育数和死亡数,   则有：

8 d" E' p" W+ ?

         则出生率：

         死亡率：
; D0 \# E9 E- k. h; s  h( Z- }! h

         自然增长率 :

         又因为初始条件：
  k. ?  f7 M4 N" E; F

/ v9 L% `0 ]3 b' w; e& ~$ _

         继续推演可得：
; z5 x3 l: A6 c6 p2 v

给定初值 N(0)=N0，可得人口增长的指数模型(Maithus  模型)。但是实际情况下资源必定会限制人口的增长，即人口数量达到阈值时候会减速增长，模型变为 logistic 模型（s曲线）。
: B. w, o' G2 q+ P  U        以上例题仅仅作为说明平衡原理的理解例题。实际应运中平衡关系从物理角度、经济学角度好找一些（只是本人感觉）。
/ W9 r! @( X' @# H+ ?" I, y1 |        附本次例题来源的word文件供大家阅读，更深入理解平衡原理。
9 {3 _7 e# y3 E0 R' P7 d1 c

1 M/ e. P! o; `" _5 r# V

6 Z7 v/ _0 A2 b% V, |1 \, Y
) D0 M# m# T3 ^5 s3 H

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怎么找不到4了？？？
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