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1、口學(xué)號班級實(shí)驗名稱常微分方程數(shù)值解課程名稱數(shù)學(xué)建模年級日期姓名實(shí)驗?zāi)康募耙螅?.練習(xí)數(shù)值微分的計算掌握用軟件求微分方程初值問題的方法3.通過實(shí)例學(xué)習(xí)用微分方程模型解決簡化的實(shí)際問題4掌了解歐拉方法和龍格-庫塔方法的基本思想和計算公式,及穩(wěn)定性等概念實(shí)驗內(nèi)容:一問題分析兩種群相互競爭模型如下x(t)=rlx(1,si)n1n2y(t)=r2y(1,s2斗,三)n1n2其中(),分別是甲乙兩種群的數(shù)量,i為它們的固有增長率,i為它們的最大容量。的含義是,對于供養(yǎng)甲的資源而言,單位數(shù)量乙(相對)的消耗量為單位數(shù)量甲(相對)消耗的倍,對于也可做相應(yīng)的解釋。分析:這里用表示甲種群在時刻的數(shù)量,即一定區(qū)
2、域內(nèi)的數(shù)量。表示乙種群在時刻的數(shù)量。假設(shè)甲種群獨(dú)立生活時的增長率(固有增長率)為,則,而種群乙的存在會使甲的增長率減小,且甲種群數(shù)量的增長也會抑制本身數(shù)量的增長,即存在種間競爭。這里,我們設(shè)增長率的一部分減少量和種群乙的數(shù)量與最大容納量的比值成正比,與(表示最大容納量乙消耗的供養(yǎng)甲的資源是最大容納量甲消耗該資源的倍)成正比。另一部分的減少量和種群甲的數(shù)量與甲的最大容納量的比值成正比。則我們可以得到如下模型:同樣,我們可以得到乙種群在時刻的數(shù)量表達(dá)式:如果給定甲、乙種群的初始值,我們就可以知道甲、乙種群數(shù)量隨時間的演變過程。問題一:設(shè)初值,計算,畫出的變化趨勢(人它們的圖形及相圖,說明時間充分大
3、以后民今天看到的已經(jīng)是自然界長期演變的結(jié)局)編寫如下文件:然后運(yùn)行以下程序:方滅絕,一方繁榮。),計算并分析結(jié)論:當(dāng)充分大時,和的數(shù)量懸殊變大,最終是如上述模型中,甲種群繁榮下去,乙種群很快滅絕。問題二:改變,但不變,(或保持所得結(jié)果;若,再分析結(jié)果,由此你的得到什么結(jié)論,請用各參數(shù)生態(tài)學(xué)上的含義作出解釋。分析:當(dāng)不變(或保持)時當(dāng),時當(dāng)不變(或保持)時總有甲種群繁榮,乙種群滅絕。而當(dāng),時,有乙種群繁榮,甲種群滅絕。因此我們得到:在兩個種群的相互競爭中,是兩個關(guān)鍵指標(biāo).從上面對它們的解釋可知,表示在消耗供養(yǎng)甲的資源中,乙的消耗多于甲,因而對甲增長的阻滯作用乙大于甲,即乙的競爭力強(qiáng)于甲.問題二:實(shí)驗當(dāng)時會有什么樣的結(jié)果:當(dāng)時又會有什么樣的結(jié)果。能解釋這些結(jié)果嗎?分析:當(dāng)時有如圖:即甲、乙競爭激烈程度加劇,沒
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