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範例 43:傳播學的謠言擴散模型 |
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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?
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《 解答 》 |
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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 表示時間 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
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 時,成長率越小。
如何解微分方程?
利用分離變數法,記 有 ,兩邊積分後,
左式 ,
其中 是常數,
而右式 , 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 , ,
現在是希望找到在 時刻的 為多少的時候會使得兩天之後的 值大於5000?
即找 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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