Процессы гибели и размножения

Заработок на криптовалютах по сигналам. Больше 100% годовых!

Заработок на криптовалютах по сигналам

Трейдинг криптовалют на полном автомате по криптосигналам. Сигналы из первых рук от мощного торгового робота и команды из реальных профессиональных трейдеров с опытом трейдинга более 7 лет. Удобная система мгновенных уведомлений о новых сигналах в Телеграмм. Сопровождение сделок и индивидуальная помощь каждому. Сигналы просты для понимания как для начинающих, так и для опытных трейдеров. Акция. Посетителям нашего сайта первый месяц абсолютно бесплатно.

Обращайтесть в телеграм LegionCryptoSupport

Введение

В данной теоретико-практической работе будет рассмотрена схема непрерывных марковских цепей – так называемая «схема гибели и размножения»

Данная тема крайне актуальна ввиду высокой значимости марковских процессов в исследовании экономических, экологических и биологических процессов, кроме того, марковские процессы лежат в основе теории массового обслужив

ания, которая в настоящее время активно используется в различных экономических направлениях, в том числе управлении процессами на предприятии.

Марковские процессы гибели и размножения находят широкое применение в объяснении различных процессов происходящих в биосфере, экосистеме и т.д. Надо отметить, что данный тип марковских процессов получил свое название именно вследствие широкого применения в биологии, в частности моделируя гибель и размножение особей различных популяций.

В данной работе будут использованы процессы гибели и размножения при решении задачи, целью которой является нахождение приблизительного количества пчел в отдельно взятой популяции.

Теоретическая часть

В рамках теоретической части будут написаны алгебраические уравнения для предельных вероятностей состояний. Очевидно, что если две непрерывные цепи Маркова имеют одинаковые графы состояний и различаются только значениями интенсивностей ,

http://www.computermodeling.ru/images/stories/1/4/1376349/image001.jpg

Рис. 1.1

то можно сразу найти предельные вероятности состояний для каждого из графов в отдельности, достаточно составить и решить в буквенном виде уравнения для одного из них, а затем подставить вместо соответствующие значения. Для многих часто встречающихся форм графов линейные уравнения легко решаются в буквенном виде.

В данной работе будет описана схема непрерывных марковских цепей — так называемая «схема гибели и размножения».

Марковская непрерывная цепь называется «процессом гибели и размножения», если ее граф состояний имеет вид, представленный на рис. 1.1, т. е. все состояния можно вытянуть в одну цепочку, в которой каждое из средних состояний (S2, ., Sn-1) связано прямой и обратной связью с каждым из соседних состояний, а крайние состояния (S1, Sn) — только с одним соседним состоянием.

Для записи алгебраических уравнений для предельных вероятностей состояний возьмем некую задачу.

Пример. Техническое устройство состоит из трех одинаковых узлов; каждый из них может выходить из строя (отказывать); отказавший узел немедленно начинает восстанавливаться. Состояния системы нумеруем по числу неисправных узлов:

S0— все три узла исправны;

S1— один узел отказал (восстанавливается), два исправны;

S2— Два узла восстанавливаются, один исправен;

S3— все три узла восстанавливаются.

Граф состояний показан на рис. 1.2. Из графа видно, что процесс, протекающий в системе, представляет собой процесс «гибели и размножения».

http://www.computermodeling.ru/images/stories/1/4/1376349/image003.jpg

Рис. 1.2

Схема гибели и размножения очень часто встречается в самых разнообразных практических задачах; поэтому имеет смысл заранее рассмотреть эту схему в общем виде и решить соответствующую систему алгебраических уравнений с тем, чтобы в дальнейшем, встречаясь с конкретными процессами, протекающими по такой схеме, не решать задачу каждый раз заново, а пользоваться уже готовым решением.

Итак, рассмотрим случайный процесс гибели и размножения с графом состояний, представленным на рис. 1.3

http://www.computermodeling.ru/images/stories/1/4/1376349/image004.jpg

Рис. 1.3

Напишем алгебраические уравнения для вероятностей состояний. Для первого состояния S1 имеем:

http://www.computermodeling.ru/images/stories/1/4/1376349/image005.gif (1.2)

Для второго состояния S2 суммы членов, соответствующих входящим и выходящим стрелкам, равны:

http://www.computermodeling.ru/images/stories/1/4/1376349/image006.gif

Но, в силу (1.2), можно сократить справа и слева равные друг другу члены и получим:

http://www.computermodeling.ru/images/stories/1/4/1376349/image009.gif

и далее, совершенно аналогично,

http://www.computermodeling.ru/images/stories/1/4/1376349/image010.gif

Одним словом, для схемы гибели и размножения члены, соответствующие стоящим друг над другом стрелкам, равны между собой:

http://www.computermodeling.ru/images/stories/1/4/1376349/image011.gif (1.3)

где k принимает все значения от 2 до n.

Итак, предельные вероятности состояний ръ р2> ., рп в любой схеме гибели и размножения удовлетворяют уравнениям:

http://www.computermodeling.ru/images/stories/1/4/1376349/image012.gif (1.4)

и нормировочному условию:

http://www.computermodeling.ru/images/stories/1/4/1376349/image013.gif (1.5)

Решим эту систему следующим образом: из первого уравнения (1.4) выразим р2:

http://www.computermodeling.ru/images/stories/1/4/1376349/image014.gif (1.6)

из второго, с учетом (1.6), получим

http://www.computermodeling.ru/images/stories/1/4/1376349/image015.gif (1.7)

из третьего, с учетом (1.7):

http://www.computermodeling.ru/images/stories/1/4/1376349/image016.gif

и вообще

http://www.computermodeling.ru/images/stories/1/4/1376349/image017.gif (1.8)

Эта формула справедлива для любого k от 2 до п.

Обратим внимание на ее структуру. В числителе стоит произведение всех плотностей вероятности перехода (интенсивностей) стоящих у стрелок, направленных слева направо, с начала и вплоть до той, которая идет в состояние Sk; в знаменателе — произведение всех интенсивностей , стоящих у стрелок, идущих справа налево, опять-таки, с начала и вплоть до стрелки, исходящей из состояния Sk. При k=n в числителе будет стоять произведение интенсивностей , стоящих у всех стрелок, идущих слева направо, а в знаменателе — у всех стрелок, идущих справа налево.

Страница:  1  2  3 


Другие рефераты на тему «Биология и естествознание»:

Поиск рефератов

Последние рефераты раздела

Copyright © 2010-2021 - www.refsru.com - рефераты, курсовые и дипломные работы