經濟數學模型分類作業

2022-12-07 05:48:03 字數 5186 閱讀 4033

1、按數學模型的性質分為:

1、確定性模型:

確定性模型是乙個由完全肯定的函式關係(因果關係)所決定的、不包含任何隨機成份的模型。這種模型包括由微分方程所描述的數學模型,可用解析解法、數值解法和電模擬方法求解。對於確定性模型,只要設定了輸入和各個輸入之間的關係,其輸出也是確定的,而與實驗次數無關。

確定性模型事實上是一種簡化了的隨機性模型。

舉例:模型名稱:大壩位移確定性模型

模型:把壩體某考察點的位移視為幾種外界條件貢獻的總和

式中:i——某考察點,

△——位移,

t——時間,

——水位變化引起的彈性位移分量,

——變溫引起的彈性位移分量,

——由於混凝土和岩石的非彈性性質引起的不可恢復的位移分量。

2、隨機性模型:

隨機性模型是指含有隨機成份的模型。 與確定性模型的不同可以很好地用以下例子解釋:在賭場裡賭大小,如果有人認為三次連開大第四次必然開小,那麼此人所用的既是確定性模型。

但是常識告訴我們第四次的結果並不一定與之前的結果相關聯。概率模型、統計回歸模型、馬氏鏈模型都屬於隨機性模型

舉例:模型名稱:報童的訣竅

模型:報童每天清晨從報社購進報紙零售,晚上將沒有賣掉的報紙退回。購進太少,不購賣,會少賺錢;購進太多,賣不完,將要賠錢。他應該如何確定每天購進量,以獲得最大收入。

每天需求量是隨機的,所以每天收入是隨機的。

模型假設:

1、假設報紙沒分購進價為b,零售價為a,退回價為c,a>b>c。

2、每天購進量為n份,需求量為r份的概率為f(r),r=0,1,2…。

3、每天購進量為n份的日平均收入為g(n)。

模型構成:

求n使g(n)最大

2、按數學模型的變數和函式結構的變動情況分為:

1、連續性模型:

模型中的任何量或關係的微小變動是相對穩定的。模型中的時間變數是在一定區間內變化的模型稱為連續性模型。一般用微分方程描述。如:人口增長模型。

舉例:模型名稱:連續增長模型

模型:標準的連續增長模型方程式dn/dt=(b-d)n=rn 積分式nt=e^rt

在很短的時間dt內,b,d為瞬時出生率、死亡率,n為種群大小。r為每員增長率,與密度無關。

2、非連續性模型:

模型中某些量或關係的變化是間斷的,有跳躍的模型。

舉例:模型名稱:馬爾可夫模型

模型:馬爾可夫鏈是隨機變數x1,x2,x3…的乙個數列。這些變數的範圍,即他們所有可能取值的集合,被稱為「狀態空間」,而xn的值則是在時間n的狀態。

如果xn + 1對於過去狀態的條件概率分布僅是xn的乙個函式,則

p(xn+1=x∣x0,x1,x2,…,xn)=p(xn+1=x∣xn)

這裡x為過程中的某個狀態。

3、離散性模型:

模型中的變數是由可數點列構成的。變數(主要是時間變數)取離散的模型稱為離散性模型。在處理集中引數模型時,也可以將時間變數離散化,所獲得的模型稱為離散時間模型。

離散時間模型是用差分方程描述的。

舉例:模型名稱:原生動物的裂體生殖模型

模型:為t世代種群大小,是t世代下一代。

3、根據模型的引數分為:

1、固定引數模型:

在模型化過程中所涉及的引數只需給定一次。

舉例:模型名稱:戈登股利增長模型

模型:不變增長模型有三個假定條件:

1、股息的支付在時間上是永久性的。

2、股息的增長速度是乙個常數。

3、模型中的貼現率大於股息增長率。

v為**的初始價值。di每期**的收益,r為回報率。

2、自適應引數模型:

需要隨著經濟原型的變化對引數進行必要的調整,這時引數往往屬於乙個引數空間。

舉例:模型名稱:期望模型

模型:在經濟活動中,經濟活動主體經常根據他們對某些經濟變數未來走勢的「預期」變動來改變自己的行為決策。也就是說,某些經濟變數的變化或多或少會受到另一些經濟變數預期值的影響。

為了處理這種經濟現象,我們可以將解釋變數預期值引入模型建立「期望模型」即:

xt=x(t-1)+γ[xt-x(t-1)]

其中yt是應變數,xt 是解釋變數預期值,ut為隨機擾動項。

4、按模型與時間的關係分為:

1、動態模型:

模型的行為隨時間變化,而且時間是獨立的變數,其經濟原型和時間的關係密切。應當指出,按步驟、階段而變化(與時間長度無關)的模型有時也稱為動態模型。在經濟中,動態模型是一類應用廣泛的模型,尤其是在巨集觀方面。

動態模型用於描述系統的過程和行為,例如描述系統從一種狀態到另一種狀態的轉換。

動態模型描述與操作時間和順序有關的系統特徵、影響更改的事件、事件的序列、事件的環境以及事件的組織。借助時序圖、狀態圖和活**,可以描述系統的動態模型。動態模型的每個圖均有助於理解系統的行為特徵。

對於開發人員來說,動態建模具有明確性、可視性和簡易性的特點。

舉例:模型名稱:生產計畫模型

模型:公司要對某產品制定周的生產計畫,產品每週的需求量、生產和貯存費用、生產能力的限制、初始庫存量等都是已知的,試在滿足需求的條件下,確定每週的生產量,使周的總費用最少。

決策變數是第周的生產量,記作。已知下列資料及函式關係:第周的需求量:

第周產量為時的生產費為;第周初貯存量為時這一周的貯存費為;第周的生產能力限制為;初始()及終結()時貯存量均為零。按照最短路問題的思路,設從第周初貯存量為到(週末)過程結束的最小費用函式為,則下列逆向遞推公式成立。

1)而與滿足

2)  這裡貯存量是狀態變數,(2)式給出了相鄰階段的狀態在決策變數作用下的轉移規律,稱為狀態轉移規律。在用(1)式計算時,的取值範圍——允許狀態集合由(2)式及允許決策集合決定。

2、穩態模型:

模型的行為不隨時間而變化(時間可以是參量),其經濟原型對時間的變化相對穩定,也就是說研究物件仍是動態過程,但建模的目的並不是尋求動態過程中每個瞬間的性態,而是研究某種意義下穩定狀態的特徵,特別是當時間充分長以後動態過程的變化趨勢,需要考查模型的平衡狀態是否穩定。

穩態模型是指要描述的系統各量之間的關係是不隨時間的變化而變化的,一般都用代數方程來表達。靜態模型展示了待開發系統的結構特徵。類圖是系統靜態模型的一部分。

舉例:模型名稱:效應函式模型

模型:u(x,y) =xy

其中,x,y分別是兩個商品的消費量,均不隨時間的變化而變化。u(x,y)是消費這樣乙個消費束給消費者帶來的效用,a>0,b>0。

3、擬穩態模型:

乙個非穩態的經濟原型用一系列靜態模型來表示,其特點是模型的經濟原型是動態的,而這一系列模型中的每乙個經濟模型是穩態的。

5、按模型的經濟背景分為:

巨集觀經濟模型:

巨集觀經濟研究的是乙個國家整體經濟的運**況,以及**如何運用經濟政策來影響國家整體經濟的運作,其執行目標是促進社會經濟發展和福利水平。巨集觀經濟模型主要包括總需求-總供給模型、is-lm模型、sna模型、國民收入決定模型、經濟週期模型、索洛模型、菲利普斯曲線模型等。

舉例:模型名稱:國民收入決定模型

模型:總支出ae是用貨幣表現的總需求。在乙個完全的模型中,ae由總消費支出c,總投資支出i,**購買支出gp和國外部門的購買支出即出口ex構成:

ae=c+i+gp+ex

ni與ae相等時的ni是均衡的國民收入。

消費者的可支配收入di可以分為兩大部分:消費c和儲蓄s。因此,可支配收入可以寫為:

di=c+s

微觀經濟模型:

微觀經濟研究的是單個經濟單位的經濟活動,旨在解決資源配置問題,級生產什麼、如何生產和為誰生產,以實現個體效益的最大化。微觀經濟模型主要包括供給與需求模型、效用基數與序數模型、生產成本模型、完全競爭市場的供求模型、壟斷市場**與產量模型、納什均衡模型等。蛛網模型壟斷的又古諾模型,斯威齊模型。

舉例:模型名稱:蛛網模型

模型:蛛網模型的基本假定是:商品的本期產量qts決定於前一期的**pt-1,即供給函式為qts=f(pt-1),商品本期的需求量qtd決定於本期的**pt,即需求函式為qtd=f(pt)。

根據以上的假設條件,蛛網模型可以用以下三個聯立的方程式來表示:

qtd=α-βpt

qts=-δ+γpt-1

qtd=qts

其中,α、β、δ和γ均為常數且均大於零。由於區別了經濟變數的時間先後,因此,蛛網模型是乙個動態模型。

6、按模型學科背景分為:

1、運籌學模型:

主要是線性規劃、整數規劃、動態規劃等當面的運籌學應用和模型,可以用來解決農作物的生產安排問題、運輸問題、最佳路線問題等生活實際問題。

舉例:模型名稱:線性規劃模型

模型:假設有м項有限的資源要在n項活動中間進行分配。給各項資源規定腳標1,2,…,м,給各項活動規定腳標1,2,…,n,設x j(即決策變數,有時亦稱控制變數)為j項活動的水平,j=1,2,…,n。

決策變數x1,x2,…,x n的一組數值代表乙個方案(或計畫)。設 z為選定的某個效益量度(總效益指標),它的數值衡量當採取一組活動水平(x1,x2,…,x n)時所得到的總效益。設c j為每一單位的x j所提供的效益。

設 b j為i項資源在分配時可被利用的量,最後,設a ij(i=1,2,…,м;j=1,2,…,n)為i項資源被每單位j 項活動所消耗(或使用)的量。於是,將各項資源分配給各項活動以獲得最優化結果的規劃問題具有下列數學模型:

選擇x1,x2,…,x n的值,藉以使

z=c1x1+c2x2+……+c n x n達到最大,且滿足下列各項限制條件:

a11x1+ a12x2+……a1n x n≤b1

a21x1+ a22x2+……+a2n x n≤b2

a m1x1+a m2x2+……+amnxn≤bm

及 x1≥0,x2≥0,…,xn≥0

這個數學模型可以等價地表述為下列更為簡潔的矩陣形式:

選擇x的值,藉以使z=cx達到最大,且滿足下列條件:

a x≤b

x≥0式中:  x =(x1,x2…,x n)(n維列向量)

c=(c1,c2,…c n)(n維行向量)

b=(b1,b2,…b m)(m維列向量)

(м×n矩陣)

2、經濟控制論模型:

從巨集觀經濟總體出發,利用經濟控制論、現代控制理論,以及輸入、輸出、反饋、協調、優化等基本概念建立的巨集觀經濟系統的數學模型,並通過計算機**執行來實現對巨集觀經濟系統的最優控制。

經濟控制論模型是指應用經濟控制論和現代控制理論對巨集觀經濟系統進行辨識和估計而建立的模型,以便通過計算機**執行來實現巨集觀經濟系統的最優控制或次優控制。經濟控制論模型是從巨集觀經濟系統總體出發,利用經濟控制論以及輸入、輸出、反饋、協調、優化等基本概念建立的巨集觀經濟系統的數學模型。它為巨集觀經濟系統的最優控制提供了新的思想和工具。

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