Логистическая модель
Предположим, что скорость роста пропорциональна произведению величины, характеризующей текущий уровень на разность между предельным (максимальным) значением этого уровня и его текущим значением. В таком случае модель может быть выражена уравнением
где коэффициент пропорциональности, -предельный уровень. Если сравнить это уравнение с (10.7.1), то можно видеть, что оно отражает динамику, при которой темп прироста характеристики уровня линейно падает с увеличением Интегрируя (10.7.4), получаем
эта функция известна под названием логистической (или автокаталитической) функции роста. Она описывает -образную кривую. Заметим, что при величина со равна: и это начальный уровень развития; при она стремится к предельному уровню, равному Отсюда также следует, что Ясно также, что Из (10.7.4) видно, что тангенс угла наклона касательной к кривой в точке по отношению к оси абсцисс всегда положителен, а вторая производная выражается формулой
Из (10.7.6) вытекает, что вторая производная положительна при , равна нулю в точке перегиба, где а, и отрицательна при а. Из (10.7.5) находим, что точка перегиба имеет
координату Если ввести обозначение и, то можно представить выражение (10.7.5) в виде тогда можно записать
Из этого соотношения ясно, что данная кривая симметрична относительно точки перегиба, поскольку Конечно, кривая простирается влево только до т. е. тогда как вправо — до т. е.
Рис. 10.19. Теоретические кривые зависимости при различных значениях
Укажем еще, что если , кривая начинается с точки (при которая выше точки перегиба, хотя если положительно и имеет большое значение, то точка перегиба имеет большую координату которая может оказаться за пределами рабочего интервала времени. Конечно, поскольку а .
Чтобы получить некоторое представление о характере кривых (10.7.5), можно без потери общности положить и вычертить графики, варьируя Некоторые иллюстративные кривые показаны на рис. 10.19 и 10.20. При изменении коэффициента меняется положение начальной кривой на оси ординат при Изменение приводит к изменению крутизны кривой. Поскольку в выражение модели (10.7.5) величины входят только в виде произведения, изменение величины может быть компенсировано за счет изменения масштаба по оси например
где
Рис. 10.20. Теоретические кривые зависимости при различных значениях