数学建模论文(野兔生长问题).doc

课程设计报告 课程设计题目：野兔生长问题 姓名1： 郭耀文 学号：201330170223 姓名2： 叶协波 学号：201330170231 姓名3： 周超太 学号：201330170221 专 业：土木工程 班 级：1331702 2015年01月15日 目 录 摘要………………………………………03 问题重述…………………………………05 模型假设…………………………………06 建立模型…………………………………07 模型求解…………………………………09 模型误差分析……………………………13 摘要 假设野兔生长的条件是在无外界干扰的完美条件下（即不考虑外界因素对野兔繁殖的影响），该种群的成长曲线应该为对数型增长。但依题意可知，野兔增长先是成对数增长后来趋于平缓，变化幅度不断降低，这说明野兔生长并不是处于理想的情况下的，考虑到自然的各种原因，诸如，环境条件因为兔群激增而变得恶劣，天气的变化，天敌的增多等等。 对于这种种群生态学问题，我们可以用Logistic（逻辑斯蒂方程）模型来模拟。Logistic模型是种群生态学的核心理论之一，它可以很好的表示生物种群的生长规律，动态的表示生物种群的增减情况，例如兔子。 由于野兔生长问题相对简单，其涉及的内容和有求也相对较少，并且该问题概过了种群在生态中生长问题。根据逻辑斯蒂方程，以及建立一只双曲线右支可以预测出在T=10时，野兔数量为10.8156十万只。 在此，我们结合过去九年野兔数量的历史数据，建立了逻辑斯谛增长模型，得到野兔的生长规律如下：野兔初始于该地方生存时，野兔的生长繁殖有充分的保障，数量增多。随着野兔的不断繁殖，其有限生存空间日趋减小，其数量趋向于某一极值。而当野兔数量超过环境容纳量时,野兔种群的增长受到抑制，数量下降。当野兔种群数量降低到环境容纳量以下时,野兔种群的出生率上升，死亡率下降，自然资源与食物资源较为充裕，种内与种间竞争有所缓解，从而野兔种群增长加快。通过建立Logistic模型，我们小组得出当T=10时，野兔数量为10.8156（十万）只左右。该结果比较符合客观规律。 利用Logistic模型可以表征种群的数量动态；如昆虫类种群的增长，收获与时间关系的确定。描述某一研究对象的增长过程如生态旅游区环境容量的确定，森林资源的管理以及耐用消费品社会拥有量的预测、国民生产总值的预测等；也可作为其它复杂模型的理论基础如Lotka-Volterra两种群竞争模型；以上的大多数的工作都是拿逻辑斯蒂模型来用，但也由此可看出逻辑斯蒂方程不管在自然科学领域还是在社会科学中都具有非常广泛的用途。 关键字:分析数据 异常现象 预测 数量 逻辑斯蒂方程模型 问题重述 野兔生长问题： 在某地区野兔的数量在连续十年的统计数量(单位十万)如下： T=0 T=1 T=2 T=3 T=4 T=5 T=6 T=7 T=8 T=9 1 2.31969 4.50853 6.90568 6.00512 5.56495 5.32807 7.56101 8.9392 9.5817 分析该数据，得出野兔的生长规律。 并指出在哪些年内野兔的增长有异常现象，预测T=10 时野兔的数量。 首先，野兔是生长在自然环境中的。自然很复杂，存在着许多影响种群发展的因素。我们知道，假如给野兔一个理想的环境，野兔数量是呈对数增长的。现实情况中，种群一般是呈S型增长的，从题中表格看出，野兔的数量并不是单一地增长，T=1,2.31969；T=3，6.90568；T=4，6.00512；T=5，5.56495，呈类J型增长，说明兔子数量不多受内外因素的因数影响不明显。第四年到第七年，这三年野兔的数量不增反降呈类S型增长，说明其间有影响野兔生长的因素存在。我们探讨了其中的因素： （1），兔子的内部矛盾，兔子之间因为食物的减少而引发争斗等。 （2），自然环境的恶化，比如说兔子的激增使粪便数量大大增加是环境变得恶劣，不在适合兔子的生存；再如气候反常，使野兔的产卵，交配受影响。 （3），天敌的捕食，狼，狐狸等天敌大量地捕食使野兔生存受到威胁。 （4），疾病的侵扰，野兔种群中，蔓延并流行疾病，必然使野兔存活率下降。。 （5），人类的影响，城市扩建，使其栖息地面积减少；捕杀。 考虑到上述因素，野兔的生长就不能完全用一个Logistic模型来模拟 模型假设 因为所学知识有限，所以我们做出以下假设以方便猜想： （1）,假设它使处于自然的情况（