第34卷第7期2004年7月
数学的实践与认识
MATHEMATICSINPRACTICE
v01.34No.7
ANDTHEORY
July.2()04
皮尔曲线模型的推广及其应用
叶宗裕
【浙江师范大学工商管理学院.浙江金华
32l004)
摘要:
在分析皮尔曲线模型增长特性的基础上,提出r14种推广模型,并依据这蝗模型建立r几剃t主要
耐j{j消赞品拥有晴的预测模型.预测模型的精度很高.
关键词:皮尔曲线模型;增长特性;推广模型;预测
l
引言
皮尔(RaymondPearl)是美国生物学家和统计学家.以他的名字命名的曲线较好地描述了生物生长的过程和新产品的销售过程,可以用来预测耐用消费品的拥有量.
皮尔曲线也被称为logistic曲线,其模型可由微分方程
鲁刊儿L—y)
解得.将(1)式分离变量并积分得
(1)
圭ln点一舡+f
记是L一/)'(L一“,则(2)式化为
ln
(2)
FL=(f+阮l-一)
y
(3)
由(3)式解得
2
f.
f瓦F再
(4)
(4)式即为皮尔曲线模型,式中L,以,6是参数.具体应用时,根据j,的样本值,用(3)式进行线
性回归,再用(4)式进行预测.由以上各方程容易看出:y<L,警>o,f一+o。时,y—L,即
y(f)单调增加,L是j,的增长上限(称为饱和量).由少(f)=走j,’(L一2y)=o得曲线(4)的拐点坐标为(一“肋,L/2),即开始时y的增长速度不断加快,当y达到其饱和量的一半时,y的增长速度最快,其后增长速度将开始下降.
皮尔曲线的这种增长特性符合各种耐用消费品拥有量的增长过程.但在具体建立预测模型时,其拟合效果并不理想,需要寻求另外的预测模型.
2皮尔曲线模型的推广
我们可以得到皮尔曲线模型的许多种推广形式,其增长特性与皮尔曲线相同,但具体过程却有所不同.这些模型能用于预测耐用消费品的拥有量.
收稿日期l2003一ol一27
7期
叶宗裕:皮尔曲线模型的推广及其应用73
推广模型1设y(£)满足微分方程
鲁一是y(厄一行)
分离变量并积分之,可得
(5)
h瓦掣万~舶tl。一_Y
q
L
(6)
(7)
田y(£)2u廿J得兵弼点纵坐标y一4』一/9.
点纵坐标)!孥=志/歹(L—y),ln糕=口+缸,y=L(r莲雨一1)2,拐点纵坐标y=
I.坞.
推广模型2(为节省篇幅,以下各模型仅写出分别同式(5)、(6)、(7)相对应的方程及拐
推广模型3警=正行(仃一行),ln(厄一行)一n+断,y=(厄叫+栅)z,
拐点纵坐标y—L/4.
推广模型4推广模型5
等.
』塑
害一皇y江2一j,2)'ln参与一n+帆y一南,拐点纵坐标y一去.象一皇y(F—y3)’ln矛与一日+∽y=嘉,拐点纵坐标y一寺.类似地还有害=是y(∥一y4),ln南一口+断,y=南,拐点纵坐标y一弓导象一缸2四,』等型一以+&,y=了志,拐点纵坐标y=
推广模型6
。
^。
推广模型7等一皇y(1nL—ln∥),lnln多=以+断,y—Lel“钾,拐点纵坐标j,=L儿.这
就是著名的龚珀兹(BenjaminGompertz)曲线模型.
满足方程lnL=盟袢.
推广模型8推广模型9
鲁=blny(1nL~lny),ln忐=盘+断,y一三去,拐点纵坐标j,
鲁=blny(伺:一瓜歹),
点纵坐标y满足方程lnL一(署鼍书)2lny.
推广模型10鲁呐何(InL“儿ln糕=a仙,lny=(1一南)2lnL,拐点纵坐标y满足方程lnL=望%拌.
h志…钒y=L南,拐
7期
叶宗裕:皮尔曲线模型的推广及其应用
75
序列y计算时间序列T—ln南,将序列.r对时间f进行线性回归,回归方程为
‘。
.,
.毒一一12.96586+O.718282£,
£一1,2,…,18
所以电话机拥有量的预测模型为
。扩FF_≯丽丽项丽丽
其预测的平均绝对百分误差(MAPE)为12.34,而1994—2002年的MAPE仅为5.52,表明预测精度较高.
例2
0一一
兰Z星!竺
1986—2001年全国城镇居民家庭平均每百户电冰箱拥有量(台)如表2,试建立适
宜的预测模型(资料来源:中国统计年鉴).
表2
年份台数
62.1
从折线图可以看出,拐点坐标为(1989,36.47).通过对各模型进行试计算,选用推广模型12作为预测模型,预测精度最好.其计算过程如下:
将拐点纵坐标j,2
36・47代人拐点纵坐标方程ln
1t、r
lnL—ln
Iny+采若玎,可得饱和量L一
87.41.由序列y计算序列z—In
ln羔,将序列z对时间f进行线性回归,回归方程为…/
£一1,2,…,16
童=一O.499164—0.227926f,
所以电冰箱拥有量的预测模型为
ln
0一ln
87.41×e—e叫。49口164刈22792甜
其预测的MAPE仅为3.83,而1992—2001年的MAPE更低达o.72,预测精度很高.
例3
1986—2001年全国城镇居民家庭平均每百户彩色电视机拥有量(台)如表3,试建
立适宜的预测模型(资料来源:中国统计年鉴).
表3
年份台数
199486.2l
199589.79
199693.5
1997loo.48
199819992000
200ll20.52
105.43111.57116.56
从折线图可以看出,拐点坐标为(1991,68.41),通过对各模型进行试计算,选用推广模型1作为预测模型,预测精度最好.计算过程如下:
计算序列z=ln志,将序列z对时间£进行线性回归,回归方程为
将拐点纵坐标∥一68.41代人拐点纵坐标方程y一鲁L,可得饱和量L=153.9.由序列j,
皮尔曲线模型的推广及其应用
作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):被引用次数:
叶宗裕
浙江师范大学工商管理学院,浙江,金华,321004数学的实践与认识
MATHEMATICS IN PRACTICE AND THEORY2004,34(7)4次
参考文献(2条)
1. 易丹辉 统计预测--方法与应用 20012. 杨启帆;边馥萍 数学模型 1990
引证文献(4条)
1. 谢勇军. 李增杰. 罗正东 皮尔曲线在预测隧道围岩变形中的应用[期刊论文]-科技致富向导 2010(12)2. 刘加奇. 袁文燕 Logistic模型的改进——双S形曲线模型的研究[期刊论文]-数学的实践与认识 2008(17)3. 王晓睿. 王元汉 基于Logistic-Verhulst模型的云岭隧道围岩位移预测[期刊论文]-昆明理工大学学报(理工版) 2007(5)
4. 高中奇. 赵一飞 腹地型集装箱枢纽港发展潜力定量评价模型及应用[期刊论文]-集装箱化 2007(5)
本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_sxdsjyrs200407013.aspx
第34卷第7期2004年7月
数学的实践与认识
MATHEMATICSINPRACTICE
v01.34No.7
ANDTHEORY
July.2()04
皮尔曲线模型的推广及其应用
叶宗裕
【浙江师范大学工商管理学院.浙江金华
32l004)
摘要:
在分析皮尔曲线模型增长特性的基础上,提出r14种推广模型,并依据这蝗模型建立r几剃t主要
耐j{j消赞品拥有晴的预测模型.预测模型的精度很高.
关键词:皮尔曲线模型;增长特性;推广模型;预测
l
引言
皮尔(RaymondPearl)是美国生物学家和统计学家.以他的名字命名的曲线较好地描述了生物生长的过程和新产品的销售过程,可以用来预测耐用消费品的拥有量.
皮尔曲线也被称为logistic曲线,其模型可由微分方程
鲁刊儿L—y)
解得.将(1)式分离变量并积分得
(1)
圭ln点一舡+f
记是L一/)'(L一“,则(2)式化为
ln
(2)
FL=(f+阮l-一)
y
(3)
由(3)式解得
2
f.
f瓦F再
(4)
(4)式即为皮尔曲线模型,式中L,以,6是参数.具体应用时,根据j,的样本值,用(3)式进行线
性回归,再用(4)式进行预测.由以上各方程容易看出:y<L,警>o,f一+o。时,y—L,即
y(f)单调增加,L是j,的增长上限(称为饱和量).由少(f)=走j,’(L一2y)=o得曲线(4)的拐点坐标为(一“肋,L/2),即开始时y的增长速度不断加快,当y达到其饱和量的一半时,y的增长速度最快,其后增长速度将开始下降.
皮尔曲线的这种增长特性符合各种耐用消费品拥有量的增长过程.但在具体建立预测模型时,其拟合效果并不理想,需要寻求另外的预测模型.
2皮尔曲线模型的推广
我们可以得到皮尔曲线模型的许多种推广形式,其增长特性与皮尔曲线相同,但具体过程却有所不同.这些模型能用于预测耐用消费品的拥有量.
收稿日期l2003一ol一27
7期
叶宗裕:皮尔曲线模型的推广及其应用73
推广模型1设y(£)满足微分方程
鲁一是y(厄一行)
分离变量并积分之,可得
(5)
h瓦掣万~舶tl。一_Y
q
L
(6)
(7)
田y(£)2u廿J得兵弼点纵坐标y一4』一/9.
点纵坐标)!孥=志/歹(L—y),ln糕=口+缸,y=L(r莲雨一1)2,拐点纵坐标y=
I.坞.
推广模型2(为节省篇幅,以下各模型仅写出分别同式(5)、(6)、(7)相对应的方程及拐
推广模型3警=正行(仃一行),ln(厄一行)一n+断,y=(厄叫+栅)z,
拐点纵坐标y—L/4.
推广模型4推广模型5
等.
』塑
害一皇y江2一j,2)'ln参与一n+帆y一南,拐点纵坐标y一去.象一皇y(F—y3)’ln矛与一日+∽y=嘉,拐点纵坐标y一寺.类似地还有害=是y(∥一y4),ln南一口+断,y=南,拐点纵坐标y一弓导象一缸2四,』等型一以+&,y=了志,拐点纵坐标y=
推广模型6
。
^。
推广模型7等一皇y(1nL—ln∥),lnln多=以+断,y—Lel“钾,拐点纵坐标j,=L儿.这
就是著名的龚珀兹(BenjaminGompertz)曲线模型.
满足方程lnL=盟袢.
推广模型8推广模型9
鲁=blny(1nL~lny),ln忐=盘+断,y一三去,拐点纵坐标j,
鲁=blny(伺:一瓜歹),
点纵坐标y满足方程lnL一(署鼍书)2lny.
推广模型10鲁呐何(InL“儿ln糕=a仙,lny=(1一南)2lnL,拐点纵坐标y满足方程lnL=望%拌.
h志…钒y=L南,拐
7期
叶宗裕:皮尔曲线模型的推广及其应用
75
序列y计算时间序列T—ln南,将序列.r对时间f进行线性回归,回归方程为
‘。
.,
.毒一一12.96586+O.718282£,
£一1,2,…,18
所以电话机拥有量的预测模型为
。扩FF_≯丽丽项丽丽
其预测的平均绝对百分误差(MAPE)为12.34,而1994—2002年的MAPE仅为5.52,表明预测精度较高.
例2
0一一
兰Z星!竺
1986—2001年全国城镇居民家庭平均每百户电冰箱拥有量(台)如表2,试建立适
宜的预测模型(资料来源:中国统计年鉴).
表2
年份台数
62.1
从折线图可以看出,拐点坐标为(1989,36.47).通过对各模型进行试计算,选用推广模型12作为预测模型,预测精度最好.其计算过程如下:
将拐点纵坐标j,2
36・47代人拐点纵坐标方程ln
1t、r
lnL—ln
Iny+采若玎,可得饱和量L一
87.41.由序列y计算序列z—In
ln羔,将序列z对时间f进行线性回归,回归方程为…/
£一1,2,…,16
童=一O.499164—0.227926f,
所以电冰箱拥有量的预测模型为
ln
0一ln
87.41×e—e叫。49口164刈22792甜
其预测的MAPE仅为3.83,而1992—2001年的MAPE更低达o.72,预测精度很高.
例3
1986—2001年全国城镇居民家庭平均每百户彩色电视机拥有量(台)如表3,试建
立适宜的预测模型(资料来源:中国统计年鉴).
表3
年份台数
199486.2l
199589.79
199693.5
1997loo.48
199819992000
200ll20.52
105.43111.57116.56
从折线图可以看出,拐点坐标为(1991,68.41),通过对各模型进行试计算,选用推广模型1作为预测模型,预测精度最好.计算过程如下:
计算序列z=ln志,将序列z对时间£进行线性回归,回归方程为
将拐点纵坐标∥一68.41代人拐点纵坐标方程y一鲁L,可得饱和量L=153.9.由序列j,
皮尔曲线模型的推广及其应用
作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):被引用次数:
叶宗裕
浙江师范大学工商管理学院,浙江,金华,321004数学的实践与认识
MATHEMATICS IN PRACTICE AND THEORY2004,34(7)4次
参考文献(2条)
1. 易丹辉 统计预测--方法与应用 20012. 杨启帆;边馥萍 数学模型 1990
引证文献(4条)
1. 谢勇军. 李增杰. 罗正东 皮尔曲线在预测隧道围岩变形中的应用[期刊论文]-科技致富向导 2010(12)2. 刘加奇. 袁文燕 Logistic模型的改进——双S形曲线模型的研究[期刊论文]-数学的实践与认识 2008(17)3. 王晓睿. 王元汉 基于Logistic-Verhulst模型的云岭隧道围岩位移预测[期刊论文]-昆明理工大学学报(理工版) 2007(5)
4. 高中奇. 赵一飞 腹地型集装箱枢纽港发展潜力定量评价模型及应用[期刊论文]-集装箱化 2007(5)
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