人口模型预测 数学建模作业
全国大学生数学建模比赛论文人口预测模型

全国大学生数学建模比赛论文人口预测模型 The manuscript was revised on the evening of 2021中国人口预测模型摘要:人口数量的变化,关系到一个国家的未来。
认识人口数量的变化规律,建立人口模型,能够较准确的预报,是有效控制人口增长的前提。
本文对人口预测的数学模型进行了研究。
首先,建立人口指数模型、Logistic模型及灰度预测模型。
对我国2005年以后45年的人口增长进行了预测,根据1982年人口基本数据运用模型对1982年~2005年进行了预测,并用实际数据对预测结果进行了检验。
我们将预测区间分为2006~2030年、2030~2050年两个区间,以量化未来我国短中期与长期的人口变化。
关键词:人口数量的变化人口指数模型 Logistic模型灰度预测模型MATLAB Excel目录第一部分问题重述 (3)第二部分问题分析 (3)第三部分模型的假设 (3)第四部分定义与符号说明 (3)第五部分模型的建立与求解 (3)模型一 (3)模型二 (8)模型三 (12)第六部分对模型的评价 (14)第七部分参考文献 (15)第八部分附表 (15)一、问题重述人口问题始终是制约我国发展的关键因素之一。
本题要求根据已知数据,运用数学建模的思想对我国人口做出分析和预测。
具体问题如下:从中国的实际情况和人口增长的特点,例如我国老龄化进程加快、出生人口性别比持续升高、乡村人口城镇化等,利用参考附录中所提供的数据,建立中国人口增长的数学模型,由此对中国人口增长的中短期和长期趋势做出预测,并指出模型的优缺点。
二、 模型假设1、假设题目所给的数据真实可靠;2、假设不考虑我国人口大规模的朝国外迁移,也不考虑外国人大量涌入我国;3、假设不考虑战争、自然灾害、疾病对人口数目和性别比的影响;4、假设在本世纪中叶前,我国计划生育政策稳定。
5、假设中短期内生育率和死亡率保持相对稳定6、假设相同年龄段人口性别比基本稳定。
数学建模实例人口预报问题

数学建模实例:人口预报问题1.问题人口问题是当前世界上人们最关心的问题之一.认识人口数量的变化规律,作出较准确的预报,是有效控制人口增长的前提.下面介绍两个最基本的人口模型,并利用表1给出的近两百年的美国人口统计数据,对模型做出检验,最后用它预报2000年、2010年美国人口.表1 美国人口统计数据2.指数增长模型(马尔萨斯人口模型)此模型由英国人口学家马尔萨斯(Malthus1766~1834)于1798年提出. [1] 假设:人口增长率r 是常数(或单位时间内人口的增长量与当时的人口成正比).[2] 建立模型: 记时刻t=0时人口数为x 0, 时刻t 的人口为()t x ,由于量大,()t x 可视为连续、可微函数.t 到t t ∆+时间内人口的增量为:()()()t rx tt x t t x =∆-∆+于是()t x 满足微分方程:()⎪⎩⎪⎨⎧==00x x rx d t d x(1)[3] 模型求解: 解微分方程(1)得()rt e x t x 0= (2)表明:∞→t 时,()∞→t x (r>0).[4] 模型的参数估计:要用模型的结果(2)来预报人口,必须对其中的参数r 进行估计,这可以用表1的数据通过拟合得到.拟合的具体方法见本书第16章或第18章.通过表中1790-1980的数据拟合得:r=0.307. [5] 模型检验:将x 0=3.9,r=0.307 代入公式(2),求出用指数增长模型预测的1810-1920的人口数,见表2.表2 美国实际人口与按指数增长模型计算的人口比较从表2可看出,1810-1870间的预测人口数与实际人口数吻合较好,但1880年以后的误差越来越大.分析原因,该模型的结果说明人口将以指数规律无限增长.而事实上,随着人口的增加,自然资源、环境条件等因素对人口增长的限制作用越来越显著.如果当人口较少时人口的自然增长率可以看作常数的话,那么当人口增加到一定数量以后,这个增长率就要随着人口增加而减少.于是应该对指数增长模型关于人口净增长率是常数的假设进行修改.下面的模型是在修改的模型中著名的一个.3. 阻滞增长模型(Logistic 模型)[1]假设:(a )人口增长率r 为人口()t x 的函数()x r (减函数),最简单假定()0, ,>-=s r sx r x r (线性函数),r 叫做固有增长率.(b )自然资源和环境条件年容纳的最大人口容量m x . [2]建立模型: 当mx x =时,增长率应为0,即()m x r =0,于是mx rs =,代入()sx r x r -=得:()⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=m x x r x r 1 (3) 将(3)式代入(1)得:模型为: ()⎪⎩⎪⎨⎧=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=001xx x x x r dt dx m (4)[3] 模型的求解: 解方程组(4)得()rt m me x x x t x -⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=110 (5)根据方程(4)作出x dtdx~ 曲线图,见图1-1,由该图可看出人口增长率随人口数的变化规律.根据结果(5)作出x~t 曲线,见图1-2,由该图可看出人口数随时间的变化规律.[4] 模型的参数估计:利用表1中1790-1980的数据对r 和x m 拟合得:r=0.2072, x m =464. [5] 模型检验:将r=0.2072, x m =464代入公式(5),求出用指数增长模型预测的1800-1990的人口数,见表3第3、4列.也可将方程(4)离散化,得)())(1()()()1(t x x t x r t x x t x t x m-+=∆+=+ t=0,1,2,… (6) 用公式(6)预测1800-1990的人口数,结果见表3第5、6列.表3 美国实际人口与按阻滞增长模型计算的人口比较图1-2 x~t 曲线现应用该模型预测人口.用表1中1790-1990年的全部数据重新估计参数,可得r=0.2083, x m=457.6. 用公式(6)作预测得:x(2000)=275; x(2010)=297.9.也可用公式(5)进行预测.。
数学建模习题中国人口增长预测

中国人口增长预测本题是一个人口发展预测的问题。
人口发展与一般种群增长一样,是由自然增长率决定的。
然而,人类个体是一种社会的个体,所以人口发展有自己的特点。
想到人口的迁移,性别比例,城镇化等。
同时,人口发展受政策的影响,例如计划生育;也要受到人们意识的影响,像生育意识等。
但是从社会层面上看,生育意识在整个社会上体现为妇女的生育模式,进而可以特别地去考虑。
思考方法:首先,数据的处理。
在经过EXCEL分析和验证后,适当修正题中的个别有误数据后,利用有效数据进行建模求解,在此过程中,我们提取出死亡率、生育率等感念,且把人的一生按年龄分为青年期、衰老期等阶段。
这是求解人口增长模型的必要过程和方法。
其次,模型建立。
和一般的预测模型一样,本模型也是个预测模型,所以考虑到用题目所给的五年的信息,来推测今后几十年的人口的总数和结构情况。
对此,我们选用差分方程模型和数据参数拟合等方法。
同时,将死亡率与出生率分开分别计算和拟合,通过五年的实际数据拟合出相应函数的参数,再利用此函数进行评估和预测。
最后,利用已有信息以及上述所求出的对应函数和方程,对中短期与长期进行估计和预测,进而得出人口结构、人口比例、人口数量等一系列的相关数据。
以下是解答过程:1.数据说明:x:表示最大的年龄;mi=1,2,3,4,5,6 其中1表示市男性,2表示市女性,3表示镇男性,4表示镇女性,5表示乡男性,6表示乡女性;A :表示婴儿性别比例矩阵;* :表示点乘;P(x,t):表示t时刻年龄为x的人口数量;ibir(x,t):表示t时刻年龄为x的出生率;i)(,i dea x t:表示t时刻年龄为x的死亡率;)(i t k:表示t时刻婴儿的死亡率;tra(x,t):表示t时刻年龄为x的人口迁出率;i2.假设条件1. 假设国内社会环境稳定,无异常大量死亡或出生情况发生,人口比例,人口总数不会出现突变状况; 2. 假设只存在乡向城镇迁出,不存在其他迁移方式,且不同年龄段迁移率相同; 3. 假设不考虑国家之间的迁入与迁出,把中国内部看为一个封闭的模型; 4. 对于90岁以上的人都按照90岁处理; 5. 假设只存在乡向城镇迁出,不存在其他迁移方式,且不同年龄段迁出率相同,按照0.6%均匀增长。
6.2 人口增长模型 数学建模

一、粮食生产 19501950-1984 世界粮食产量的增幅超过人口增 长速度。但84年以后粮食产量增幅一直落后 长速度。但84年以后粮食产量增幅一直落后 于人口增长速度。 原因:缺少新垦土、灌溉量减少、土地生 产率的提高越来越难。
二、水资源的匮乏 国际水资源管理研究预测,到2050年, 国际水资源管理研究预测,到2050年, 约有10亿人口将面临缺水的状况。 约有10亿人口将面临缺水的状况。 三、海洋捕捞
2005年11月 世界人口状况报告》 2005年11月《世界人口状况报告》显示目 前世界总人口为64.647亿,我国占了约20% 前世界总人口为64.647亿,我国占了约20% 2050年世界人口将达77-112亿,若采取94 2050年世界人口将达77-112亿,若采取94 亿的预测值。会带来什么影响?
例题2齐次微分方程3一阶线性非线性微分方程其他模型malthusmalthus11模型假设模型假设33美国的实际人口数据美国的实际人口数据22模型建立模型建立33模型检验分析模型检验分析1人口预测人口预测22景区游客人数增长景区游客人数增长3城市人口增长城市人口增长
第六章鱼类减少
饲料
渔业养殖
四、森林覆盖率、生物多样性、能源危机等等
2、复习
1、微分方程:含有导数 或微分的方程 2、微分方程的类型:
(1)可分离变量的微分方程,形如 dy = f ( x) ⋅ g ( y ) dx
(2)齐次微分方程 (3)一阶线性、非线性微分方程 其他
例题 模型
2、模型建立
3、模型分析检验
美国的实际人口数据
二、阻滞增长模型
1、 模型假设 设人口增长率r是人口数N的线性递减函数, 记为r ( N ), K 是自然资源和环境条件的最大人 口容量,r 表示人口很少时的增长率(固有增 长率)
(完整word版)数学建模-人口预测实验报告

数学与计算科学学院实验报告实验项目名称人口预报所属课程名称数学模型实验类型综合型实验日期班级信计1001班学号201053100127姓名徐超成绩129207 129735 130137)得人口预测方程:0.022552ˆ()176060.7575988.75t Xt e -=- 将各个年份分别代入上面的方程即得各个年份的人口数据预测值,然后将其分别与实际值比较,并计算出其误差.实际值与预测值的比较图[1]该模型对于中短期的人口预测,所得结果较为准确,大部分预测数据与实际数据的误差率都在2%以内,较好地估计出了最近几十年的人口数量。
根据我们的模型所预测出的结果,到本世纪中叶我国的人口数量将超过15亿,但是根据国内的本课题专家研究,随着我国经济社会发展和计划生育工作加强,可以预测我国的总人口将于2010年、2020年分别达到13.6亿人和14。
5亿人,2033年前后达到峰值15亿人左右,即我国人口的上限不会超过15亿人。
这一结论与我们的模型所得到的数据有所出入。
于是我们将模型进行改进,选择在长期预测方面比较精准的模型(2)Logistic 人口模型来求解. B 、模型(2)这个问题是典型的伯努利方程初值问题,其解为:()-(-)01(-1)0w mw t t t w m ew μ=+分析上式可知:(1)当t →∞时,()m w t w →,即无论人口初值如何随着时间推移而变化,人口总数总是趋向于一个确定的值m w ;(2)222(1)md w wdt w μ=-,所以当人口达到极限值的一半2m w 时,属于加速增长,超过一半属于减速增长,但是增长率仍为正的,并且其增长率随时间的增加而减少。
根据1981年~2005年的全国人口统计数据,利用计算机Matlab 编程得,0.0422μ=,150000Wm =从而得到全国总人口数的Logistic 模型方程为:0.0422(1981)150000()1500001(1)100072t w t e --=+-利用该模型对1981年~2005年的人口数据进行检验并对2006年~2050年的人口数据进行预测。
数学建模-人口增长模型

人口增长模型摘要本文根据某地区的人口统计数据,建立模型估计该地区2010年的人口数量。
首先,通过直观观察人口的变化规律后,我们假设该地区的人口数量是时间的二次函数,建立了一个二次函数模型,并用最小二乘法对已有数据进行拟合得到模型的具体参数,从而可以预测2010年的人口数为333.8668百万。
然后,我们发现从1980年开始该地区的人口增长明显变慢,于是我们假设人口增长率是人口数的线性减函数,即随着人口数的增加,人口的增长速度会慢慢下降,从而我们建立了阻滞增长模型,利用此模型我们最后求出2010年的人口预报数为296.3865。
关键字:人口预报,二次函数模型,阻滞增长模型问题重述:根据某地区人口从1800年到2000年的人口数据(如下表),建立模型估计出该地区2010年的人口 ,同时画出拟合效果的图形。
符号说明)(t x t 时刻的人口数量 0x 初始时刻的人口数量 r 人口增长率m x 环境所能容纳的最大人口数量,即0)( m x r问题分析首先,我们运用Matlab软件[1]编程(见附件1),绘制出1800年到2000年的人口数据图,如图1。
18001820184018601880190019201940196019802000图1 1800年到2000年的人口数据图从图1我们可以看出1800年到2000年的人口数是呈现增长的趋势的,而且类似二次函数增长。
所以我们可以建立了一个二次函数模型,并用最小二乘法对已有数据进行拟合得到模型的具体参数。
于是我们假设人口增长率是人口数的线性减函数,即随着人口数的增加,人口的增长速度会慢慢下降,从而我们可以建立一个阻滞增长模型。
模型建立模型一:二次函数模型我们假设该地区t时刻的人口数量的人口数量)(tx是时间t的二次函数,即:2()=++x t at bt c我们可以根据最小二乘法,利用已有数据拟合得到具体参数。
即,要求a、b和c,使得以下函数达到最小值:221(,,)()ni i i i E a b c at bt c x ==++-∑其中i x 是i t 时刻该地区的人口数,即有:2222)3.28020002000...)2.718001800(),,(-+⋅+⋅++-+⋅+⋅=c b a c b a c b a E令0,0,0E E E a b c∂∂∂===∂∂∂,可以得到三个关于a 、b 和c 的一次方程,从而可解得a 、b 和c 。
数学建模论文-人口预测模型

中国人口预测模型摘要本文对人口预测的数学模型进行了研究。
首先,建立一次线性回归模型, 灰色序列预测模型和逻辑斯蒂模型。
考虑到三种模型均具有各自的局限性,又用加权法建立了熵权组合模型,并给出了使预测误差最小的三个预测模型的加权系数,用该模型对人口数量进行预测,得到的结果如下:单位:(万人)其中加权系数为:,其次,建立Leslie人口模型,充分反映了生育率、死亡率、年龄结构、男女比例等影响人口增长的因素,并利用以1年为分组长度方式和以5年为分组长度方式预测短期和长期人口增长,然后对人口模型进行了改进,构建了反映生育率和死亡率变化率负指数函数,并给出了反映城乡人口迁移的人口转移向量最后我们BP神经网络模型检验以上模型的正确性关键字:一次线性回归灰色序列预测逻辑斯蒂模型Leslie人口模型BP神经网络一、问题重述1. 背景人口增长预测是随着社会经济发展而提出来的。
在过去的几千年里,由于人类社会生产力水平低,生产发展缓慢,人口变动和增长也不明显,生产自给自足或进行简单的以货易货,因而对未来人口发展变化的研究并不重要,根本不用进行人口增长预测。
而当今社会,经济发展迅速,生产力达到空前水平,这时的生产不仅为了满足个人需求,还要面向社会的需求,所以必须了解供求关系的未来趋势。
而人口增长预测是对未来进行预测的各环节中的一个重要方面。
准确地预测未来人口的发展趋势,制定合理的人口规划和人口布局方案具有重大的理论意义和实用意义。
2. 问题人口增长预测有短期、中期、长期预测之分,而各个国家和地区要根据实际情况进行短期、中期、长期的人口预测。
例如,中国人口预期寿命约为70 岁左右,因此,长期人口预测最好预测到70年以后,中期40—50 年,短期可以是5 年、10年或20 年。
根据2007 年初发布的《国家人口发展战略研究报告》(附录一)及《中国人口年鉴》收集的数据(附录二),再结合中国的国情特点,如老龄化进程加速,人口性别比升高,乡村人口城镇化等因素,建立合理的关于中国人口增长的数学模型,并利用此模型对中国人口增长的中短期和长期趋势做出预测,同时指出此模型的合理性和局限性。
数学建模--包头人口预测

指数增长模型:
Logistic模型:
指数增长模型。Malthus 模型的基本假设下,人口的增长率为常数,记为r,记时刻t的人口为 ,(即 为模型的状态变量)且初始时刻的人口为 ,因为 由假设可知 经拟合得到:
根据包头人口从1980年到2009年间的人口数据(如下表),确定人口指数增长模型和Logistic模型中的待定参数,估计出包头2009年以后的的人口。
包头市人口数学建模
1、问题摘要:人口指数增长模型,用logistic模型预测包头人口。
2、问题描述:假设已知t=t0时,人口数是P0,预测出t=t1时的人口数目P。要找出一个人口函数P(t)解释这个模型。
3、模型假设:
a.包头人口看作一封闭系统,没有迁入与迁出。
b.同一年龄组内是无区别的。
c.考虑出生率和死亡率。
包头市人口统计数据(单位:万人)
年份
总人口
年份
总人口
年份
总人口
1980
162.10
1990
185.57
2000
204.31
1981
162.91
1991
186.27
2001
206.16
1982
165.33
1992
187.75
2002
208.02
1983
166.47
1993
189.75
2003
209.33
1989
182.61
1999
203.01
2009
219.59
在matlab中运行以下语句计算:
t=1980:1:2009;
x(t)=[162.10 162.91 165.33 166.47 168.40 172.43 175.05 176.99 180.03 182.61 185.57 186.27 187.75 189.75192.49194.01 196.23 198.92 201.12203.01 204.31 206.16 208.02 209.33 210.24 209.32 212.41 214.60 217.76 219.59];
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2014年数学建模论文第二套题目:人口增长模型的确定专业、姓名:土木135提交日期: 2015/7/2晚上题目:人口增长模型的确定摘要对美国人口数据的变化进行拟合,并进行未来人口预测,在第一个模型中,考虑到人口连续变化的规律,用微分方程的方法解出其数量随时间变化的方程,用matlab里的cftool工具箱求出参数,即人口净增长率r=0.02222,对该模型与实际数据进行对比,并计算了从1980年后每隔10年的人口数据,与实际对比,有很大出入。
因此又改进出更为符合实际的阻滞增长模型,应用微分方程里的分离变量法和积分法解出其数量随时间变化的方程,求出参数人口增长率r=0.02858和人口所能容纳最大值m x=258.9,与实际数据对比,拟合得很好,并预测出1980年后每隔10年的人口数据,与实际对比,比较符合。
为了便于比较两个模型与实际数据的描述情况作对比,又做出了两个模型与实际数据的对比图,以及两个模型的误差图。
关键词:人口预测微分方程马尔萨斯人口增长模型阻滞增长模型一、问题重述1790-1980年间美国每隔10年的人口记录如下表所示。
表1 人口记录表试用以上数据建立马尔萨斯(Malthus)人口指数增长模型,并对接下来的每隔十年预测五次人口数量,并查阅实际数据进行比对分析。
如果数据不相符,再对以上模型进行改进,寻找更为合适的模型进行预测。
二、问题分析由于题目已经说明首先用马尔萨斯人口增长模型来刻划,列出人口增长指数增长方程并求解,并进行未来50年内人口数据预测,但发现与实际数据有较大出入。
考虑到实际的人口增长率是受实际情况制约的,因此,使人口增长率为一变化的线性递减函数,列出人口增长微分方程,求出其方程解,并预测未来五十年内人口实际数据。
三、问题假设1.假设所给的数据真实可靠;2.各个年龄段的性别比例大致保持不变;3.人口变化不受外界大的因素的影响;4.马尔萨斯人口模型(1)单位时间的人口增长率r 为常数;(2)将()x t 视为t 的连续可微函数。
5.改进后的模型(阻滞增长模型)(1)人口净增长率r 为变化量。
四、变量说明()x t t 时刻的人口数量1790x 初始时刻的人口数量r 人口净增长率m x 环境所能容纳的最大人口数量,即()0m r x =五、模型建立1.马尔萨斯人口增长模型t=1790时的人口数为1790x ,在t 到t+Δt 这一时间间隔内,人口的增长为 由于0()()'()lim t x t t x t x t t→+-= 则得到可建立含初始条件的微分方程'()x t =()rx t , 1790(1790)x x ==3.9(省略10^6)其解为(1790)1790()r t x t x e -=2.阻滞增长模型假设人口增长生长率为人口()x t 的线性递减函数,即m x 。
假设自然资源和环境条件所能承受的最大人口容量为m x ,显然,当m x x =时,0()m m r x r xr ==-。
所以/m s r r =。
因此有()/m r x r rx r =-。
于是建立下列微分方程()'()(1)()mx t x t r x t x =-,(1790) 3.9x =。
把上式化为11()(1790)mdx rd t x x x -=--。
分离常数并积分得到:(1790)17901(1)m m r t x x x e x --=+-。
六、模型求解1.马尔萨斯模型求解参数估计:r 可以用实际数据的线性最小二乘法求解,对于(1790)1790()r t x t x e -=,直接求解是比较麻烦的,因此在两边取对数,即1790ln ()ln (1790)x t x r t =+-,记ln ()x t y =,1790ln ln3.9 1.36x ===a 。
则原方程化为(x) = 3.9*exp(r*(t-1790))。
利用1790—1900年的数据进行拟合, 得到r=0.02142.所以也能求出方程程序见附录1。
但本题还可以应用matlab 里的cftool 工具箱求参数,在命令行中输入得到更精确的解: General model:f(x) = 3.9*exp(r*(t-1790))Coefficients (with 95% confidence bounds):r=0.02222(0.02163,0.02281)得到如图所示结果,其中蓝线表示马尔萨斯人口模型预测人口数据,正方形黑点表示实际人口数据。
图1.马尔萨斯人口模型与实际人口数据则每隔10年预测人口为:1990332.1x =,2000412.8x =, 2010517.7x =,2020646.5x =,2030799.3x =,然而查阅相关年份美国实际人口数据,1990年为248.7百万,2000年为281.4百万,2010年为307.0百万。
对于2020年和2030年实际还没有统计,因为没有发生,但通过前三个数据就可以看出马尔萨斯模型预测人口与实际有很大出入,所以必须对该模型做出改进,得到更符合实际的预测模型。
2.阻滞增长模型求解通过对'()x t 求导得拐点在/2m x x =时,人口增长速度最大。
在问题分析已经得到该模型的表达式,运用matlab 里的cftool 工具箱拟合求出参数:General model:f(x) = a*3.9/(3.9+(a-3.9)*exp(-r*(t-1790)))Coefficients (with 95% confidence bounds):a = 285.9 (257.4, 314.4)r = 0.02858 (0.02763, 0.02953) 因此0.02858(1790)285.9285.91(1)3.9t x e --=+- 。
并得到如下图,蓝线表示组织增长模型预测数据,黑点表示实际人口数据。
图2.组织增长模型预测数据与实际人口数据根据该方程预测得到1990x =230.92,2000x =242.51,2010x =252.02,2020x =259.67,2030x =265.71.其中1990,2000,2010年这三年的预测人口数斗鱼实际人口数据很接近。
但还是有一定的误差,模型也存在一定的改进程度才能更符合实际情况。
但从图形看,与实际拟合的很好。
3.为了便于比较两种模型与实际数据的直观对比,编出程序附录2把他们放在一个坐标系里。
图3.两个模型与实际人口数据的对比图形虽然直观,但不具体,因此应算出两种模型与实际的误差值比较,程序见附录 3.得到下图。
图4.马尔萨斯模型与阻滞增长模型误差的比较从图中可以看出阻滞增长模型的误差更小。
七、结果分析1.马尔萨斯模型结果分析则每隔10年预测人口为:1990332.1x =,2000412.8x =, 2010517.7x =,2020646.5x =,2030799.3x =,然而查阅相关年份美国实际人口数据,1990年为248.7百万,2000年为281.4百万,2010年为307.0百万。
对于2020年和2030年实际还没有统计,因为没有发生,但通过前三个数据就可以看出马尔萨斯模型预测人口与实际有很大出入,所以必须对该模型做出改进,得到更符合实际的预测模型。
2.阻滞增长模型结果分析根据该方程预测得到1990x =230.92,2000x =242.51,2010x =252.02,2020x =259.67,2030x =265.71.其中1990年实际人口为248.7百万,2000年为281.4百万,2010年为307.0百万,这三年的预测人口数与实际人口数据很接近。
但还是有一定的误差,模型也存在一定的改进程度才能更符合实际情况。
但从图形看,与实际拟合的比较好。
八,模型的评价与推广 Malthus 数学模型在短期内具有较好的准确度,简易易行,但是不能准确的预测处人口长期的发展趋势,不具有预测人口长期增长数量的能力。
为此,结合资料,考虑到一些实际因素,建立了能很好滴预测人口数量增长的logstic 模型。
在人口增长的整个过程中logistic 模型预测的数据与题中所给数据能很好地在误差范围内,几乎一致。
但由于也存在误差,因此也可以通过相关多项式拟合出其方程,也是可以的,比如二次多项式,但次数不一定越高越好,应使模型所预的数据与实际数据更接近,才是比较好的模型。
logistic 模型在人口预测中,在医疗卫生中可以预测寻找某一疾病的危险因素(以及疾病的发展趋势),预测自然界中种群数量的增长等都发挥着巨大的作用。
九、参考文献[1]王玉英 王建国史加荣 鲁萍. 数学建模及其软件实现 北京:清华大学出版社,2015.[2]赵凤群 戴芳 王小侠 肖艳婷 数学实验基础 西安理工大学理学院2013十、附录程序1 马尔萨斯模型的线性解法t0=[1790:10:1980];X0=[3.9 5.3 7.2 9.6 12.9 17.1 23.2 31.4 38.6 50.2 62.9 76.0 92.0 106.5 123.2 131.7 150.7 179.3 204.0 226.5];plot(t,x,'o');n=1;a=polyfit(t0,x0,n);y=log(x);p=poly2sym(a)程序2 人口数量实际值与两种模型预测数据对比图clear;t=[1790:10:1980];x=[3.9 5.3 7.2 9.6 12.9 17.1 23.2 31.4 38.6 50.2 62.9 76.0 92.0 106.5 123.2 131.7 150.7 179.3 204.0 226.5];nx1=3.9*exp(0.02222.*(t-1790));nx2=285.9./(1+72.31*exp(-0.02858.*(t-1790)));plot(t,x,'r',t,nx1,'b',t,nx2,'g');legend('实际值','马尔萨斯模型','¸阻滞增长模型')程序3 两种模型误差散点图clear;t=[1790:10:1980];x=[3.9 5.3 7.2 9.6 12.9 17.1 23.2 31.4 38.6 50.2 62.9 76.0 92.0 106.5 123.2 131.7 150.7 179.3 204.0 226.5];nx1=3.9*exp(0.02222.*(t-1790));nx2=285.9./(1+72.31*exp(-0.02858.*(t-1790)));W1=(x-nx1)./x;W2=(x-nx2)./x;plot(t,W1,'*',t,W2,'x');legend('马尔萨斯模型误差','阻滞增长模型误差')。