数学模型

张滦云

目录

  • 1 建立数学模型
    • 1.1 从现实对象到数学模型
    • 1.2 数学建模的重要意义
    • 1.3 建模示例之一  包饺子中的数学
    • 1.4 建模示例之二  路障间距的设计
    • 1.5 建模示例之三  椅子能在不平的地面上放稳吗
    • 1.6 数学建模的基本方法和步骤
    • 1.7 数学模型的特点和分类
    • 1.8 怎样学习数学建模——学习课程和参加竞赛
    • 1.9 更多案例
      • 1.9.1 商人们怎样安全过河
  • 2 初等模型
    • 2.1 光盘的数据容量
    • 2.2 双层玻璃的功效
    • 2.3 实物交换
    • 2.4 汽车刹车距离与道路通行能力
    • 2.5 更多案例
      • 2.5.1 信号灯控制的十字路口的通行能力
      • 2.5.2 估计出租车的总数
      • 2.5.3 污水均流池的设计
      • 2.5.4 天气预报的评价
  • 3 简单的优化模型
    • 3.1 存贮模型
    • 3.2 森林救火
    • 3.3 不买贵的只买对的
    • 3.4 易拉罐形状和尺寸的最优设计
    • 3.5 更多案例
      • 3.5.1 啤酒杯的重心
      • 3.5.2 生猪的出售时机
      • 3.5.3 生产者的决策
  • 4 数学规划模型
    • 4.1 奶制品的生产与销售
    • 4.2 更多案例
      • 4.2.1 选课策略
  • 5 微分方程模型
    • 5.1 人口模型
    • 5.2 药物中毒急救
    • 5.3 资金、劳动力与经济增长
    • 5.4 捕鱼业的持续收获
    • 5.5 食饵-捕食者模型
    • 5.6 传染病模型和SARS的传播
    • 5.7 更多案例
      • 5.7.1 药物在体内的分布与排除
      • 5.7.2 种群的相互竞争
      • 5.7.3 种群的相互依存
  • 6 差分方程与代数方程模型
    • 6.1 贷款购房
    • 6.2 管住嘴迈开腿
    • 6.3 市场经济中的物价波动
    • 6.4 动物的繁殖与收获
    • 6.5 更多案例
      • 6.5.1 投入产出模型
      • 6.5.2 中国人口增长预测
  • 7 离散模型
    • 7.1 职员晋升
    • 7.2 公平的席位分配
    • 7.3 循环比赛的名次
    • 7.4 更多案例
      • 7.4.1 层次分析法
  • 8 概率模型
    • 8.1 报童的诀窍
    • 8.2 钢琴销售的存贮策略
    • 8.3 更多案例
      • 8.3.1 健康与疾病
      • 8.3.2 航空公司的预订票策略
      • 8.3.3 作弊行为的调查和估计
        • 8.3.3.1 随机基因表达的建模
  • 9 统计模型
    • 9.1 牙膏的销售量
    • 9.2 软件开发人员的薪金
    • 9.3 更多案例
      • 9.3.1 酶促反应
  • 10 课内实验
    • 10.1 数学规划模型及LINGO实验
    • 10.2 统计回归模型及MATLAB实验
    • 10.3 优化模型建模
    • 10.4 微分方程模型建模
资金、劳动力与经济增长

5.3  经济增长模型

发展经济,提高生产力的主要手段——增加投资,增加劳动力,技术革新(本案例中暂不考虑)

  • 建立产值与资金、劳动力之间的关系

  • 研究资金与劳动力的最佳分配,使创造的效益最大

  • 调节资金与劳动力的增长率,使经济(生产率)增长

1. 道格拉斯(Douglas)生产函数

  • 产值 Q(t)Ü 资金 K(t),劳动力 L(t)

      ,F为待定函数

  • 静态模型

  • 每个劳动力的产值;每个劳动力的投资

模型假设:z 随着 y 的增加而增长,但增长速度递减

       

     

     ——Douglas生产函数


  • ~ 单位资金创造的产值

       ~ 单位劳动力创造的产值


     

     

  • a ~资金在产值中的份额,1-a ~劳动力在产值中的份额

  • 更一般的道格拉斯(Douglas)生产函数

2. 资金与劳动力的最佳分配(静态模型)

  • 资金来自贷款,利率 r,劳动力需付工资 w

  资金和劳动力创造的效益

  • 求资金与劳动力的分配比例K/L(每个劳动力占有的资金) ,使效益S最大

      

      

       

  • w ↑­r a ­↑  Þ K/L­ ↑

3. 经济(生产率)增长的条件(动态模型)

  • 要使 Q(t或 Z(t)=Q(t)/L(t)增长K(t), L(t)应满足的条件

模型假设:

  • 投资增长率与产值成正比(用一定比例扩大再生产)

    Þ

  • 劳动力相对增长率为常数

       ÞÞ

  Þ

  • ——Bernoulli方程

     求解

  Þ

      

  • 经济增长的条件

(1)产值Q(t)增长 Û dQ/dt > 0

         

  当

  当

    ——说明如果劳动力减少,Q(t)只能在有限时间内保持增长

(2)每个劳动力的产值Z(t)=Q(t)/L(t)增长 Û dZ/dt>0

     

 当

 当

   ——劳动力增长率小于初始投资增长率