- •Нелінійні моделі та аналіз складних систем Навчальний посібник
- •Глава 1. Модель, моделювання, прогнозування і управління 20
- •Глава 2. Елементи теорії систем і системний аналіз. Синергетичний підхід 66
- •Глава 3. Рівняння і аналіз складних систем 115
- •Глава 4. Елементи теорії стійкості систем 167
- •Глава 5. Моделювання і аналіз соціально-економічних систем 195
- •Глава 6. Синергетичне моделювання і управління складними системами 234
- •Глава 7. Елементи теорії хаосу і хаотичної динаміки. Фрактали 260
- •Глава 1. Модель, моделювання, прогнозування і управління 20
- •Глава 1. Модель, моделювання, прогнозування і управління 20
- •Глава 2. Елементи теорії систем і системний аналіз. Синергетичний підхід 66
- •Глава 2. Елементи теорії систем і системний аналіз. Синергетичний підхід 66
- •Глава 3. Рівняння і аналіз складних систем 115
- •Глава 3. Рівняння і аналіз складних систем 115
- •Глава 4. Елементи теорії стійкості систем 167
- •Глава 4. Елементи теорії стійкості систем 167
- •Глава 5. Моделювання і аналіз соціально-економічних систем 195
- •Глава 5. Моделювання і аналіз соціально-економічних систем 195
- •Глава 6. Синергетичне моделювання і управління складними системами 234
- •Глава 6. Синергетичне моделювання і управління складними системами 234
- •Глава 7. Елементи теорії хаосу і хаотичної динаміки. Фрактали 260
- •Глава 7. Елементи теорії хаосу і хаотичної динаміки. Фрактали 260
- •Передмова
- •Розділ і моделювання та системний аналіз динамічних процесів
- •Глава 1. Модель, моделювання, прогнозування і управління
- •1.1. Поняття моделей і моделювання
- •1.2. Класифікація засобів моделювання
- •1.3. Поняття економічної системи і принципи її моделювання
- •1.4. Етапи економіко-математичного моделювання
- •1.5. Основні принципи опису виробничо-технологічного рівня економічних систем
- •1.6. Загальний вид математичних моделей та основні напрямки їхнього аналізу
- •1.7. Класифікація економіко-математичних моделей
- •1.8. Моделювання еколого-економічного управління виробничою системою в умовах нестабільності
- •1.9. Деякі принципи моделювання складних систем
- •1.10. Новий підхід до прогнозування поведінки складних систем і катастрофічних процесів (русла і джокери)
- •1.11. Моделювання та управління ризиком
- •Питання для самоперевірки
- •Глава 2. Елементи теорії систем і системний аналіз. Синергетичний підхід
- •2.1. Історія розвитку теорії систем і системного аналізу
- •2.3. Наукові напрямки системного аналізу
- •2.4. Система, її структура і функціонування
- •Типи системних задач залежно від ситуації
- •2.5. Синергетичний підхід в аналізі складних систем
- •Розділ іі математичні основи нелінійної динаміки і аналізу складних систем
- •Глава 3. Рівняння і аналіз складних систем
- •3.1. Моделі і аналіз нелінійних динамічних систем
- •3.1.1. Системи звичайних диференційних рівнянь
- •3.1.1.1. Основні визначення і теореми
- •3.1.1.2. Особливі точки та їхнє інваріантне різноманіття
- •Стійкість визначається нелінійними членами
- •3.1.1.3. Періодичні та неперіодичні розв’язки, граничні цикли та інваріантні тори
- •3.1.2. Аналіз нелінійної системи з дискретним часом
- •3.1.3. Використання теорії різницевих рівнянь для моделювання процесу мобілізації
- •3.1.4. Основи теорії диференційних рівнянь
- •3.2. Нелінійні моделі складних систем з хаотичною динамікою (стислий огляд)
- •Глава 4. Елементи теорії стійкості систем
- •4.1. Аналіз нелінійних економічних систем, що розвиваються
- •4.1.1. Основні дослідження стійкості нелінійних динамічних систем
- •4.1.2. Якісний аналіз економічної системи, що знаходиться під впливом новітніх інформаційних технологій (ніт)
- •4.2. Елементи теорії структурної динаміки
- •4.2.1. Основи теорії катастроф
- •Збурення Збурення Збурення Збурення Збурення Збурення Збурення Збурення збурення збурення
- •4.2.2. Біфуркації на фазовій площині
- •4.2.3. Дисипативні структури і. Пригожина
- •Розділ ііі моделі та аналіз складних процесів і систем
- •Глава 5. Моделювання і аналіз соціально-економічних систем
- •5.1. Деякі базові математичні моделі та їхнє застосування в дослідженні соціально-економічних процесів
- •5.1.1. Модель Мальтуса
- •5.1.2. Логістична модель
- •5.1.3. Експоненційна модель з відловом
- •5.1.4. Логістична модель з відловом
- •5.1.5. М’яка логістична модель з відловом
- •5.1.6. Модель Лотки–Вольтерра
- •5.2. Приклад моделювання і аналізу соціально-економічних процесів
- •5.2.1. Стійкість ринкових механізмів
- •5.2.2. Народження хаосу
- •5.3. Елементи теорії м’якого моделювання
- •5.3.1. Модель війни або битви
- •5.3.2. Оптимізація як шлях до катастрофи
- •5.3.3. Жорсткі моделі як шлях до помилкових передбачень
- •5.3.4. Небезпека багатоступеневого управління
- •5.3.5. Математичні моделі «перебудови» в срср
- •5.3.6. Математика і математична освіта у сучасному світі
- •5.4. Моделі нелінійної економічної динаміки з урахуванням швидкості встановлення змінних
- •5.4.1. Окремі моделі нелінійної економічної динаміки
- •5.4.2. Узагальнена модель динаміки економіки
- •Глава 6. Синергетичне моделювання і управління складними системами
- •6.1. М’яке нелінійне управління: синергетичний підхід в управлінні
- •6.2. Глобальне моделювання і аналіз світової динаміки
- •6.2.1. Модель світової динаміки Форрестера
- •6.2.1. Глобальна модель динаміки Месаровіча–Пестеля (м–п-модель)
- •6.2.2. Феноменологічна макромодель світової динаміки і стійкого розвитку
- •Глава 7. Елементи теорії хаосу і хаотичної динаміки. Фрактали
- •7.1. Теорія динамічного хаосу та її застосування
- •7.1.1. Динамічний хаос
- •7.1.2. Економічний хаос у детермінованих системах
- •7.1.2.1. Хаос у детермінованих системах
- •7.1.2.2. Економічний хаос у дискретній системі
- •7.1.2.3. Аперіодичне оптимальне економічне зростання
- •7.1.2.4. Динаміка міст – система Лоренца (приклад застосування)
- •7.1.2.5. Хаос у моделі міжнародної економіки
- •7.1.2.6. Хаос і економічне прогнозування
- •7.1.2.7. Деякі критерії класифікації атракторів
- •7.1.3. Дивні атрактори
- •7.1.4. Динамічний хаос і обмеження області прогнозу
5.1.3. Експоненційна модель з відловом
У цій моделі не враховується конкуренція, проте передбачається, що внаслідок промислу з популяції з постійною швидкістю вилучається певна кількість особин за одиницю часу. Цю фіксовану чисельність позначимо через с і назвемо квотою відлову. Дискретний варіант такої моделі має вигляд
(3.2)
Можлива
економічна інтерпретація отриманої
моделі може бути наступною:
– прибуток фірми в n-й
момент часу; а
– коефіцієнт, що демонструє здатність
працівників фірми збільшувати прибуток
за один період часу (а > 1);
с
– постійні платежі, які не залежать від
n і
Стаціонарна
траєкторія
є критичною: падіння чисельності
популяції нижче зазначеної величини
веде до її загибелі. В економічній
інтерпретації це означає, що існує певне
критичне значення початкового прибутку.
Якщо початковий прибуток фірми перевищує
критичне значення
то далі цей прибуток необмежено зростає.
Якщо ж початковий прибуток менше
критичного, то з часом фірма розорюється.
При великих платежах критичний рівень
прибутку зростає до високого значення
і фірмі потрібен високий стартовий
капітал, щоб вижити на ринку.
Приклад. Нехай персонал фірми здатний збільшувати її прибуток кожен рік на 10 % порівняно з рівнем минулого року. Щорічні платежі фірми дорівнюють 1 млн грн. Знайдемо величину початкового стартового капіталу фірми, необхідного для її безпечної життєдіяльності.
У
цьому випадку рівняння (3.2) набуває
вигляду
Критичне значення досягає величини
млн грн. На рис. 3.2 представлено
результати розрахунку декількох
траєкторій при зміні n
від 1 до 15.
Рис. 3.2. Динаміка фінансів фірм з різним стартовим капіталом
5.1.4. Логістична модель з відловом
Ця модель є синтезом двох попередніх моделей: вона враховує конкуренцію і передбачає регулярний відлов. Модель визначається формулою
(3.3)
Економічна інтерпретація цієї моделі полягає в тому, що вона описує поведінку фірми в умовах можливого насичення ринку і за наявності платежів, що не залежать від часу, прибутку або капіталу фірми.
Модель при малих значеннях квоти відлову с має два стаціонарних стани:
Результати
розрахунку декількох траєкторій за
формулою
представлено на рис. 3.3.
Рис. 3.3. Траєкторії логістичної моделі з помірним відловом
Якщо
то корені
і
зіллються. Квота відлову при цьому
досягне максимального значення. Однак
таку ситуацію фахівці називають:
«оптимізація як шлях до катастрофи».
Справа в тому, що якщо внаслідок будь-яких
зовнішніх причин розмір популяції
виявиться хоч трохи нижчим рівня
то надалі популяція буде знищена повністю
за скінченний час (рис. 3.4).
Рис. 3.4. Оптимізація як шлях до катастрофи
Якщо
квота відлову с
стане більшою за критичний рівень:
то на популяцію чекає загибель за
будь-яких початкових умов. Ситуація
перелову наведена на рис. 3.5, де
показано траєкторії моделі
.
Рис. 3.5. Траєкторія логістичної моделі в ситуації перелову
В економічній інтерпретації ситуація перелову може означати розорення фірми під тягарем постійних платежів с, неспівмірних з можливостями фірми та з жорсткістю умов ринку, що у формулі (3.3) характеризуються параметрами а та b відповідно.
На думку академіка В. І. Арнольда, чисельність населення Росії ще не знизилася до цього смертельно небезпечного рівня, але наближається до нього. Наука ж у Росії знаходиться на сьогодні в умовах «перелову». Швидкість зменшення чисельності вчених у Росії через їхній масовий виїзд за кордон («витік умів») в основному обмежується дискримінаційними заходами, прийнятими на Заході для охорони своїх робочих місць від напливу фахівців з Росії.
