Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
2808.Введение в математическое моделирование..pdf
Скачиваний:
111
Добавлен:
15.11.2022
Размер:
38.88 Mб
Скачать

Методика решения задачи

Геометрически данную задачу можно проиллюстрировать сле­ дующим образом (рис. 3.4). Зависимости спроса от цены dip) и пред­ ложения от цены s (р) являются линейными и представляются на рис. 3.4 прямыми линиями. Соотношение (3.10) определяет точку пересечения Р данных прямых, которую можно было бы назвать точкой сбалансированности рынка, или его равновесия.

В данном случае соотношения (3.8) и (3.9) рассматривались как непрерывные в зависимости от цены р. Однако процесс изменения цены на протяжении ряда лет образует дискретную последователь­ ность величинPQ,P\, P2 , .... которую, собственно, и необходимо най­ ти при решении данной задачи. Определять искомую последователь­ ность будем следующим образом.

Рис. 3.4. Схема к постановке задачи

Подставляя (3.8) и (3.9) в (3.10), получим

а р „ -Ь = - срп+1 + g.

Проведя преобразования и введя новые положительные константы

А = а/с >0, В= (Ъ/с + g/c) > 0,

 

приходим к соотношению

 

рп П = - Л р п + В.

(3.11)

Уравнение (3.11) представляет собой линейное рекуррентное со­ отношение, которое позволяет построить последовательность ин­

тересующих нас решенийр^,р2, р2,

Перепишем (3.11) в виде

рп+1+Арп = В.

(3.12)

Так как нас интересует функциональная зависимость рл(р0), рассмотрим следующую схему решения. Будем искать л-е решение в виде суммы решения однородного уравнения

Рп+\ + Лрп = 0

(3-13)

и частного решения уравнения (3.12).

 

Решение однородного уравнения'. рп+1 = Арп.

 

Предположим, что р0 = С. Тогда

 

Pi = С(-А)', р2 = С(-А)2; р3 = С (-Аf

;...

или в общем случае рп = С(-А)п

Частное решение неоднородного уравнения: исходя из вида пра­ вой части (3.12) решение будем искать в виде константы рп = Ддля всех я. Подставим в (3.12) и получим D + AD = 5 или D= В/{А+\).

Следовательно, общее решение (3.12) имеет вид

Рп =С (~А)п + В/(А+1).

(3.14)

Из (3.8) при л = 0 получим

С = р0-В /(А + 1).

(3.15)

Подставив (3.15) в (3.14), найдем окончательное решение зада­ чи в виде

^ = f t M ) " + [ 4/( ^ +1) ] [ i - H ) 1 -

<316)

Анализ результатов

При рассмотрении соотношения (3.16) можно выделить три характерные области значений А:

1) 0 < А < 1. Модуль (—А)п с увеличением л стремится к нулю,

следовательно, рп В/(А +1). Этот результат можно изобразить

графически, построив зависимости функций sn+l и dn+l от цены рп (рис. 3.5).

Проанализируем полученные результаты. Начнем с цены pQ. Точка на графике s (р), соответствующая р0, дает значение 5j. Дви­ гаясь горизонтально, находим значение dt, т.е. выполняем условие dl = Sj. Цена, соответствующая dlf равнар j. Этой цене в свою оче-

Рис. 3.5. Иллюстрация к решению задачи (0 <Ак. })

редь соответствует предложение s2. Выполняя условие d2 — s2, дви­ гаемся горизонтально и находим d2. Процесс продолжается до стя­ гивания полученной «паутины» к цене В/(А +1), соответствующей пересечению графиков s(p) и d(p).

2) А =1. В этом случае уравнение (3.16) примет вид

рп =р0(-1)п + В[1-(-1)п]/2.

Следовательно:

рп = — р0 + В, если п — нечетное; рп = р0, если п —четное.

Геометрически эта ситуация показана на рис. 3.6.

Рис. 3.6. Геометрическая иллюстрация решения задачи при А = 1 (а) и А > 1 (б)

3) А> 1. Из уравнения (3.16) видно, что с возрастанием п рас­ тет амплитуда колебаний рп. Графически это показано на рис. 3.6Д

Из рассмотренных трех случаев первый соответствует устойчи­ вомуравновесию, т.е. сбалансированному рынку, когда спрос соот­ ветствует предложению. Во втором случае получили неустойчивое

равновесие, так как идет периодическое снижение и повышение цены. В третьем случае наступает так называемый коллапс, когда рынок полностью разбалансирован. По аналогии с принятой в качественной теории дифференциальных уравнений терминоло­ гией, точки пересечения графиков s (р) и d (р) (особые точки) для трех рассмотренных случаев можно назвать соответственно устойчивым фокусом (О<А< 1), центром (А= 1) и неустойчи­ вым фокусом (А> 1).

Величина А в соотношении (3.16) представляет собой отноше­ ние коэффициентов а и с, т.е. тангенсов углов наклона прямых спроса и предложения. При устойчивом состоянии рынка (0 < А < 1) прямая спроса круче прямой предложения, т.е. в этом состоянии при увеличении цены на единицу спрос падает быстрее, чем растет предложение.

Необходимо подчеркнуть, что мы сделали предположение о ли­ нейной зависимости спроса и предложения от цены. Если это пред­ положение заменить более сложной зависимостью, то задача ста­ новится намного сложнее и может вообще не иметь аналитическо­ го решения. Нелинейную зависимость спроса d и предложения j от цены р можно ввести множеством способов. Например, учитывая те факты, что любой производитель не может бесконечно наращи­ вать объемы продукции и что спрос при низких ценах растет бы­ стрее, чем при высоких, зависимости спроса и предложения от цены

можно представить следующими выражениями:

 

sn+\=aP n~ b’ 4,+l=<?exp(-cp„+i),

(3.17)

где a,b,c,g> 0; 0 < т < 1. Графически данная ситуация представ­ лена на рис. 3.7. (Решение задачи и анализ результатов для та­ ких условий предлагается произвести читателю.)

Рис. 3.7. Нелинейные зависимости спроса и предложения