Mô hình Logistic với Phương trình vi phân
Đã giới thiệu| English | Ý nghĩa |
|---|---|
| logistic/ləˈdʒɪstɪk/ | logistic |
| carrying capacity/ˈkæriɪŋ kəˈpæsɪti/ | sức chứa môi trường |
Growth that hits a ceiling
- Pure exponential growth rises forever — unrealistic for real populations with limited resources.
- The logistic 逻辑斯蒂 model fixes this: growth that slows as it nears a maximum.
- It starts nearly exponential, then levels off toward a carrying capacity 环境容纳量 $L$.
- It's the standard model for constrained growth.
The logistic differential equation
-
$$\dfrac{dP}{dt}=kP\Big(1-\dfrac{P}{L}\Big)$$
- The $kP$ part is exponential-like growth; the $\big(1-\tfrac{P}{L}\big)$ factor brakes it as $P$ nears $L$.
- When $P$ is small, $1-\tfrac{P}{L}\approx1$: nearly exponential. When $P\approx L$, the factor $\to0$: growth stops.
- $L$ is the carrying capacity — the population's ceiling.

Logistic growth: nearly exponential at first then levelling off at the carrying capacity L
Phương trình vi phân logistic là $\dfrac{dP}{dt}=$
Độ khó 1/5 · 100 xu + một phần thưởng nhỏ cho lần hoàn thành đầu tiên trong ngày
Yếu tố phanh $(1-P/L)$ làm chậm tăng trưởng gần $L$.
Giá trị bền vững tối đa $L$ mà $P$ tiến tới chính là sức chứa ____.
Độ khó 1/5 · 100 xu + một phần thưởng nhỏ cho lần hoàn thành đầu tiên trong ngày
Tải trọng là trần.
Long-term behavior
- As $t\to\infty$, $P$ approaches the carrying capacity $L$ (for $0<P_0<L$).
- $P=L$ is a stable equilibrium; $P=0$ is an unstable one.
- Below $L$ the population rises toward $L$; above $L$ it falls back to $L$.
- So $L$ is the value the model settles at, regardless of the (positive) start.
Đường cong logistic hình chữ S
y = a·tanh(bx) + d (hình chữ S)
Đường cong logistic tăng nhanh gần giữa và dẹt dần趋向 tải trọng $L$ — dốc nhất tại $P=L/2$.
Đối với $\dfrac{dP}{dt}=0.1P(1-\tfrac{P}{2000})$, tải trọng $L$ là gì?
Độ khó 2/5 · 140 xu + một phần thưởng nhỏ cho lần hoàn thành đầu tiên trong ngày
$L=2000$, giới hạn dài hạn.
Khi $t\to\infty$ (với $0<P_0<L$), dân số $P$ tiến tới...
Độ khó 1/5 · 100 xu + một phần thưởng nhỏ cho lần hoàn thành đầu tiên trong ngày
$P\to L$ từ phía dưới.
Fastest growth at half capacity
- The population grows fastest when $P=\dfrac{L}{2}$ — the midpoint of the S-curve.
- There the logistic curve has its inflection point: growth accelerates below $L/2$, decelerates above.
- Before $L/2$ the rate is climbing; after, it's easing off toward zero.
- This half-capacity peak is a favorite exam fact.
Đối với cùng một mô hình ($L=2000$), dân số ở mức nào thì tốc độ tăng trưởng nhanh nhất?
Độ khó 2/5 · 140 xu + một phần thưởng nhỏ cho lần hoàn thành đầu tiên trong ngày
Nhanh nhất tại $P=L/2=1000$.
Tăng trưởng nhanh nhất đúng tại tải trọng $P=L$.
Độ khó 1/5 · 100 xu + một phần thưởng nhỏ cho lần hoàn thành đầu tiên trong ngày
Tại $P=L$ tăng trưởng dừng lại; tốc độ nhanh nhất nằm ở $P=L/2$.
The carrying capacity $L$ is where growth stops ($\frac{dP}{dt}=0$ because the $\big(1-\tfrac{P}{L}\big)$ factor is $0$), not where it's fastest. The maximum rate is at $P=\tfrac{L}{2}$. Don't confuse the two: $L$ is the ceiling the population approaches; $\tfrac L2$ is where it's climbing quickest.
A fish population obeys $\dfrac{dP}{dt}=0.1P\big(1-\tfrac{P}{2000}\big)$.
- Carrying capacity: $L=2000$ fish — the long-term limit.
- Fastest growth at $P=\tfrac{L}{2}=1000$ fish.
- As $t\to\infty$, $P\to 2000$ from below (if it started under $2000$).
The logistic model $\frac{dP}{dt}=kP\big(1-\frac{P}{L}\big)$ describes growth limited by a carrying capacity $L$: near-exponential when small, leveling off toward $L$ as $t\to\infty$. Growth is fastest at $P=\tfrac L2$ (the inflection point), and stops at $P=L$.