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Logistic模型

logistic模型

文章内容部分参考自:

(9条消息) 数学建模——人口预测模型公有木兮木恋白的博客-CSDN博客数学建模人口预测模型

logistic回归应用指南 - 知乎 (zhihu.com)

一、模型概述


非线性最小二乘估计

  1. clc, clear
  2. a=textread('data4.txt'); %把原始数据保存在纯文本文件data4.txt中
  3. x=a([2:2:6],:)'; %提出人口数据
  4. x=nonzeros(x); %去掉后面的零,并变成列向量
  5. t=[1790:10:2000]';
  6. t0=t(1); x0=x(1);
  7. fun=@(cs,td)cs(1)./(1+(cs(1)/x0-1)*exp(-cs(2)*(td-t0))); %cs(1)=xm,cs(2)=r
  8. cs=lsqcurvefit(fun,rand(2,1),t(2:end),x(2:end),zeros(2,1))
  9. xhat=fun(cs,[t;2010]) %预测已知年代和2010年的人口

二、logistic回归应用


logistic回归是一种广义的线性回归分析模型,常用于疾病诊断、经济预测等领域,主要用途为寻找危险因素(寻找某一疾病的危险因素)、预测(不同自变量情况下,某病或某种情况的发生概率)和判别(判断某人属于某病或某种情况的概率有多大),在疾控项目中较多涉及寻找危险因素,因此,本文主要以寻找危险因素进行举例说明。

直接用SPSS软件去分析,操作指南见:

logistic回归应用指南 - 知乎 (zhihu.com)

三、人口预测


1、特点

考虑了人口能够承受的最大值

数据出错时拟合的不够好,必须要有正确的数据才能够拟合

数学模型简单,有一定的公式

2、代码实现

原理

Logistic模型认为人口增长有最大值Xm和人口的固有增长率r0。当人口增长到Xm附近,人口将保持这个水准不会有大的变动,数学公式如下

  1. dx/dt=r0(1-x/Xm)x
  2. x(0)=x0

x是人口数量,x0是初始人口数量

解这个方程组得到

x=Xm/(1+(Xm/x0-1)exp(-r0t))

3、代码

  1. clc
  2. clear
  3. closeall
  4. x=[97.42102.36105.78 111.16 116.04 121.71 126.26 134.93 141.24 141.89 143.2 147];%常驻老年人口
  5. n=length(x);
  6. t=0:1:n-1;
  7. rk=zeros(1,n);
  8. rk(1)=(-3*x(1)+4*x(2)-x(3))/2;
  9. rk(n)=(x(n-2)-4*x(n-1)+3*x(n))/2;
  10. fori=2:n-1
  11. rk(i)=(x(i+1)-x(i-1))/2;
  12. end
  13. rk=rk./x;
  14. p=polyfit(x,rk,1);
  15. b=p(2);
  16. a=p(1);
  17. r0=b;
  18. xm=-r0/a;
  19. %输出
  20. pnum=zeros(n,1);
  21. fori=0:1:n-1
  22. pnum(i+1)=xm/(1+(xm/x(1)-1)*exp(-r0*i));
  23. end
  24. year1=2008:2019;
  25. plot(year1,pnum,'r--o',year1,x,'k-*')
  26. xlabel('年份')
  27. ylabel('老年人口数量/万人')
  28. legend('预测老年人口数量','实际老年人口数量')

预测

  1. figure(2)
  2. fnum=zeros(n+16,1);
  3. fori=0:1:n+15
  4. fnum(i+1)=xm/(1+(xm/x(1)-1)*exp(-r0*i));
  5. end
  6. year2=2008:2035;
  7. plot(year2,fnum,'r--o')
  8. xlabel('年份')
  9. ylabel('老年人口数量/万人')
  10. legend('预测老年人口数量')
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