野兔生长问题建模论文.docVIP

长江学院 数学建模一周论文 论文题目：野兔生长问题 姓名1： 学号： 姓名2： 学号： 姓名3： 学号： 专 业： 班 级： 指导教师： 2015年 7月 2日 摘要 本文依据已知的野兔连续十年的生长统计数据，考虑外界环境及内部因素对野兔的繁殖规律的影响，并找出其中的规律。充分利用前三年给出的野兔的数量变化。分析这三年的野兔生长变化情况，建立所需数学模型，并得出合理的数量关系式，得出野兔的一般变化率。 然后，建立一个种群增长的差分方程模型，求出的野兔生长规律。求解当前野兔对应的Leslie矩阵的特征根，发现该特征根大于1，根据Leslie矩阵的稳定性理论知道：如果不进行避孕注射该野兔种群将无限增长（如果环境允许）；据此，利用Leslie矩阵稳定的充要条件求出应该保持多大的繁殖率才能使种群保持稳定，求解的主要思路是：特征根取为1、把繁殖率当成未知数，将此时的各年龄段的存活率代入方程VI。 最后，只需将野兔的存活率代入那个以繁殖率为未知数的方程（方程VI），求出在哪些年内野兔的增长有异常现象，。考虑到求解的数据比较多，采取计算机模拟的方法来确定移走野兔后所需要进行避孕的母兔只数 为了检验计算机模拟的正确性，用理论去验证。 关键字：线性方程组、差分方程模型、Leslie矩阵、计算机模拟 问题重述 位于某国的国家公园中栖息着近10000只野兔。管理者要求有一个健康自由的环境以便观察这个10000只野兔的数量变化情况。管理者逐年统计了野兔的数量，发现在过去的10年中，野兔的生长变化并不稳定，呈现波浪式起伏，根据这些信息我们需要解决以下问题： 探讨年龄在1岁到10岁之间的野兔的合理的存活率的模型，推测这个野兔群落的当前的年龄结构。 知道哪些环境和内部因素对野兔生长数量的影响，并测算出各个影响的程度如何。 探求偶然突发事件对野兔生长数量的巨大影响和它的规律性。 根据野兔的生长变化，对野兔的生长特点进行分析。 问题假设 1、假设野兔的性别比近似认为1：1，并且采用措施维持这个性别比； 2、假设母兔可以怀孕的年龄为1岁—6岁、最高年龄为10岁，10岁的死亡率为100%，并且6—10岁的野兔的只数呈线性递减； 3、假设野兔在各年龄段中的分布率不变，即年龄结构不变，并采用各种措施维持这一结构； 4、假设兔子的内部因素对其生存率的影响不大 5、假设0岁野兔能够活到1岁的比例为75%； 6假设各个环境因素对野兔生长的影响是互不影响的。 符号说明 ： 表示一年中野兔的只数（i=0表示0岁野兔的只数，i=1表示1--10岁大象只数，i=2表示1—10岁野兔的只数）； ： 表示存活率（表示0岁野兔的存活率，表示1—60岁野兔的存活率，表示61岁—70岁野兔的存活率）； ： 表示时段k第i年龄组的野兔数量； ： 第i年龄组每个（母兔）个体在1个时段内平均繁殖的数量； ： 第i年龄组的存活率； ： Leslie矩阵； ： 矩阵的那个唯一正特征根； ： 表示移出野兔的只数； 问题分析 对于问题一，利用给出的近两年来运出的野兔的数量统计表，可以分析近十年来的野兔群落的变化情况，比如各个年龄段的野兔占总的野兔的只数的比例是多少，还可以根据十年野兔总数的不规则变化来建立方程，用于求解野兔生存规律。 对于问题二，因为考虑的是公园在未来很长一段时间的野兔生长变化问题，所以可以建立一个按年龄分组的种群增长的差分方程模型，根据差分方程的 Leslie矩阵的特征根，结合 Leslie矩阵的稳定性理论对当前野兔种群的情况进行分析。为了保持野兔种群的稳定，必须使得Leslie矩阵的最大特征根为1，而这样，特征根取为1、把繁殖率当成未知数，将此时的各年龄段的存活率代入方程特征方程，求解这个以繁殖率为未知数的方程可以得到野兔在某一年的繁殖率的取值；根据一条件建立方程来求解野兔在哪些年数量变化有异常情况。 对于问题三，可以建立一个按年龄分组的种群增长的差分方程模型结合 Leslie矩阵的稳定性理论对当前野兔种群的情况进行分析，然后求解这个以繁殖率为未知数的方程可以得到野兔在T=10年的繁殖率的取值，接着把取值代入线性方程求出野兔在这一年的数量 探讨野兔的存活率和当前野兔的年龄结构 下面将根据给出的近两年来运出的野兔的数量与性别统计表，分析近两年来的野兔群落的情况，建立一个线性方程组数学模型，通过求解方程组得到年龄在1岁到10岁之间的野兔的存活率，并给出野兔各年龄所占的比例，进而得到这个野兔群落的当前的年龄结构。 1、线性方程组模型的建立 （1）首先，计算一年中野兔的只数。 野兔群是由0岁，1—0岁，10岁—12岁组成 ,且稳定在10000只。设0