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