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数学建模作业

来源:用户分享 时间:2025/8/16 22:30:41 本文由loading 分享 下载这篇文档手机版
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模型一

SIR模型

问题背景:随着卫生设施的改善,医疗水平的提高以及人类文明的不断发展,诸如霍乱,天花灯曾经肆略全球的传染性基本已经得到有效的控制,但是一些新的,不断便宜的传染病毒却悄悄向人类袭来。长期以来,建立传染病的模型来描述传染病的传播过程,分析受感染人数的变化,探索制止传染病蔓延的手段等一直是各国有关专家的课题。 建模目的:建立传染病的模型来描述传染病的传播过程,分析受感染人数的变化,探索制止传染病蔓延的手段等。 模型假设:

(1)t时刻健康者,病人和病愈免疫的移出者在总人数N中所占的比例分别记为s(t),i(t),r(t).切s(t)?i(t)?r(t)?1

(2)病人的日接触率为λ,日治愈率为μ,传染期接触数δ=λ/μ. 模型建立:

?di/dt??si??i,i(0)?i0ds/dt???si,s(0)?s0

模型二

甲型H1N1流感早期传播的数学模型

问题背景:2009年初一场突如其来的甲型H1N1流感从墨西哥开始迅速波及全球,拥有十三亿人口的中国也未能躲过这场灾难,但是经历了非典侵袭的中国吸取以前的经验和教训,迅速采取各种措施,立即在全国打响了一场流感阻击战。 建模目的:根据甲型H1N1流感早期在我国的传播规律,给出了一种描述甲型H1N1流感早期在我国传播的数学模型,分析了模型的解及其性质,证明了在严格的防控措施下,发病者最终将会完全消失,但是出于潜伏期者最终将会达到一个固定的比例,之处了甲型H1N1流感的防控工作是一想长期儿艰巨的任务; 模型建立:

S(t),I(t),E(t)分别表示易感人群,病人与潜伏期者在人群中的比例,且总和为1; β表示病人的日治愈率,ε表示潜伏期者的日发病率;

?dS(t)/dt???1?S(t)?E(t)?,dI(t)/dt??E(t)??I(t)dE(t)/dt???E(t)?P(t)l(t)

参考文献:

晋守博,肖志涛,甲型H1N1流感早期传播的数学模型,数学的实践与认识,第42卷第9期,2012年5月;

模型三

甲型H1N1流感早期传播的数学模型

问题背景:2009年初一场突如其来的甲型H1N1流感从墨西哥开始迅速波及全球,拥有十三亿人口的中国也未能躲过这场灾难,但是经历了非典侵袭的中国吸取以前的经验和教训,迅速采取各种措施,立即在全国打响了一场流感阻击战。

建模目的:根据甲型H1N1流感早期在我国的传播规律,给出了一种描述甲型H1N1流感早期在我国传播的数学模型,分析了模型的解及其性质,证明了在严格的防控措施下,发病者最终将会完全消失,但是出于潜伏期者最终将会达到一个固定的比例,之处了甲型H1N1流感的防控工作是一想长期儿艰巨的任务; 模型建立:

S(t),I(t),E(t)分别表示易感人群,病人与潜伏期者在人群中的比例,且总和为1; β表示病人的日治愈率,ε表示潜伏期者的日发病率;

?dS(t)/dt???1?S(t)?E(t)?,dI(t)/dt??E(t)??I(t)dE(t)/dt???E(t)?P(t)l(t)

参考文献:

晋守博,肖志涛,甲型H1N1流感早期传播的数学模型,数学的实践与认识,第42卷第9期,2012年5月;

模型四

肿瘤模型

模型假设:

假设肿瘤细胞的增长率与当时该细胞数目成正比,比例系数为k即增长率; 设细胞增长一倍所需时间为T; X(t)表示t时刻肿瘤细胞的数目; 模型建立: 由现象(2)得

dx(t)/dt?kx

由现象(1)知

x(0)?10^11

由现象3知由于各种生理条件的影响,在肿瘤生长的后期肿瘤细胞的数目会趋于稳定值,故假设最大值为N;

增长率k变为k(x),是一个减函数;并假设k(x)为线性函数;

k(x)?k?sx

k表示固有增长率;

当x=N时k(N)=0,得到s?k/N;

于是得到的模型为:dx(t)/dt?k(x)x?x(k?kx/N) 化简为dx(t)/dt?kx(1?x/N); 这是logistic模型; 模型求解:

利用变量分析法解得x(t)?N/(1?(N/x0?1)*e^?kt);

参数估计: 由现象(2)知

x(t?T)?2x(t)

将(1)式代入上式得 k?ln2/T 模型分析:

当t=0时满足现象1;

当t趋于无穷时,x趋于N;满足现象3;

也可以验证满足x(t+T)=2x(t),其中T=ln2/k,即满足现象2; 下面开始解答习题:

(3)Gompertz模型的适合后期的增长,比loqistic模型适合前期 (4)当a=1时为logistic模型;当a趋于0时为Gompertz 模型;

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