首頁微分方程
範例 43:傳播學的謠言擴散模型
假設謠言就像傳染病,聽到的人一定要轉告給別人(沒有智者的八卦城市),則謠言的擴散會滿足Logistic模型:

現假設在台灣某次選戰中,甲方為求勝選,決定造謠抹黑對方,但為了出奇制勝,決定在選舉前兩天才派人造謠,假設小城有10000選舉人口,且根據經驗,。試問:
(1)如果甲方希望能在選舉當天有過半數的人知道這個謠言?他至少必須派出多少人的造謠部隊?
(2)如果甲願意將時間移為5天前?他又該怎麼做?
《 解答 》

何謂Logistic模型?

在了解Logistic模型之前,要先知道英國經濟學家馬爾薩斯(Malthus)在 1798 年發表的 "人口原理" 中,提出下述人口成長模型:

人口的成長率與總人口數成正比

寫成數學式則為:,其中width=35表示時間width=12的人口數。

而比利時數學家 Verhulst 在 1840 年修正了馬爾薩斯的人口模型,他認為:

人口之成長不能超過由其地域環境所決定之某最大容量width=25

於是提出下面的模型,通稱為Logistic模型



這方程的意思是: 在人口相對少時,基本上馬爾薩斯的模型是對的,

但當人口相當多時,人口成長率便會趨緩,而且越靠近人口上限width=25時,成長率越小。

如何解微分方程?

利用分離變數法,記width="75",兩邊積分後,
左式

其中width="19"是常數,
而右式 width="19"是常數,於是



為常數,

最後再化簡得 為常數。

若設初始條件,則

回到原問題,此時width=97

現在是希望找到在 width="13" 時刻的 width="18" 為多少的時候會使得兩天之後的width="35"值大於5000?

即找width="18"使得,於是

至少要派180人

同樣地,若將時間改為五天的話,即解不等式:




於是

∴他自己一人散佈即可



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