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基于离散分数阶微积分的蜘蛛网经济学模型平衡点稳定性研究及应用

批准号:
12101139
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
陈楚荣
依托单位:
学科分类:
差分方程与发展方程
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
陈楚荣

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
蜘蛛网模型本质上是解释某些生产周期较长的商品在失去均衡状态下后发生的不同波动情况的一种动态分析理论。本项目针对现有蜘蛛网模型大多数是连续型的,需求函数和供应函数关于时间和价格的假设都过于粗放,且缺少数值模拟对比实验等缺陷,拟将离散分数阶微积分理论拓展应用到经典蜘蛛网模型中。首先考虑带有离散分数阶导数的蜘蛛网模型,在获得模型的解后,进一步考虑平衡点的稳定性并给出充分条件。另外,考虑到由于现有技术问题而产生的延迟影响,本项目还研究带有时滞的离散分数阶导数的蜘蛛网模型。最后以实际生活中猪肉价格的数据为基础,设计与现有蜘蛛网模型对比实验,借助Matlab等数学软件进行数值仿真模拟,旨通过数值模拟实验验证以上创新成果的有效性,期待对所得到的结果有一个比较直观的认识,直接反应出不同蜘蛛网模型之间的优劣性,从而为经济学上出现的蜘蛛网模型现象解释提供理论依据,同时也将进一步完善蜘蛛网模型领域的研究体系。
英文摘要
The cobweb models are essentially a dynamic analysis theory that explain the different changes that occur after some commodities with reduced production cycles are out of equilibrium. In view of the fact that most of existing cobweb models are continuous, the demand function and supply function's assumptions about time and price are too extensive, the lack of numerical simulation comparison experiments and other defects, this project aims at investigating classical cobweb models with discrete fractional calculus. We first consider a cobweb model with discrete fractional order derivative. After obtaining its solution, we then consider the stability of the equilibrium value as well as give the sufficient condition. In addition, considering the delay effect due to the existing technical problems, we also study a discrete fractional cobweb model with a time delay. Finally, based on the data of pork prices in real life and with the help of mathematical softwares such as Matlab, we design comparison tests with that for the current cobweb models and demonstrate the effectiveness of the above innovation achievements. It is hoped that the results obtained will be more intuitive which directly reflect the pros and cons of different cobweb models. In conclusion, our research works of the proposed project will provide strong theoretical and technical supports for the cobweb phenomenon existing on economics.
本项目主要是从离散分数阶微积分的角度来探索蜘蛛网模型的解及其平衡值的稳定性,考虑一类带有离散分数阶导数蜘蛛网模型的平衡值稳定性。以理论分析论证为主,数值计算模拟为辅。主要采用的研究方法有离散分数阶微积分有关解的稳定性、渐进稳定性等理论,以获得较好的研究成果。 ..研究内容和结果如下:.(1.1)首先利用伽马函数的等价定义,得到两类离散型Mittag--Leffler函数的渐近行为。.(1.2)此外利用离散分数阶微积分的定义得到两个有关离散Mittag--Leffler函数的两个等式。.(1.3)利用逐次逼近迭代的技巧,得到了带有Caputo分数阶导数的蜘蛛网模型的解。即考虑了一类带有离散分数阶Caputo--Delta型导数的蜘蛛网模型:.D(t)=a+b(p(t+alpha-1)+D^alpha p(t)); .S(t)=a_1+b_1p(t+alpha-1); .D(t)=S(t),.其中D^alpha是Caputo-Delta导数符号。D(t)是需求函数,S(t)是供给函数。从这个模型中,可以很快获得模型的平衡点为P_e(t)=(a_1-a)/(b-b_1)。发现,解的形式跟(1.2)中出现的两个Mittag--Leffler函数的等式有关。.(1.4)由于前面已经得到的了Mittag--Leffler函数的渐进行为,从而帮助我们考虑模型解的渐进稳定性。.(1.5)最后,为了验证主要结果,利用数学软件Matlab,对所考虑的模型进行数值模拟并以图表的形式进行解释说明。.(1.6)利用同样的技巧和方法,考虑一类带有Riemann--Liouville导数的蜘蛛网模型并给出了相关的结果。..上述研究内容已经整理发表到相关的SCI学术期刊。本项目为数学纯理论基础研究,在获得模型解以及给出平衡点稳定性的充分条件等方面有所创新和突破,并通过数值模拟实验验证以上创新成果的有效性,从而为经济学上出现的蜘蛛网模型现象解释提供理论依据。此外,国内外基本考虑的是连续型的分数阶蜘蛛网模型的研究工作,关于离散型的,目前还未见到。因此本项目的研究内容也将进一步完善蜘蛛网模型领域的研究体系。未来,为了进一步探索模型的动力学行为,我们将考虑其他著名的分数导数的蜘蛛网模型,如Grunwald-Letnikov分数阶导数等。
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