Tag archieven: logistische functie

Groeimodel van Verhulst

Geplaatst op door

Het groeimodel van Malthus voorspelt een exponentiële groei. In de praktijk zijn er echter grenzen aan de bevolkingsexplosie, doordat bijvoorbeeld de woonomgeving of de voedselsituatie een begrenzing stelt op de grootte van de populatie.

Pierre Verhulst(1804-1849), een Belgisch mathematisch bioloog modelleerde dit als volgt:

    \[N'(t)=kN(t)(M-N(t))\]

waarbij N(t) de grootte van de populatie weergeeft op elk tijdstip t. Op basis van zijn studie van de evolutie van de bevolkingscijfers leidde Verhulst af dat deze remmende factor evenredig is met het verschil tussen de populatie op een gegeven tijdstip en de maximale populatie M. De oplossing van deze differentiaalvergelijking geeft de bekende logistische functie met als grafiek de sigmoïde:

De logistische functie van Verhulst wordt tegenwoordig vooral gebruikt in biologische wetenschappen, bijvoorbeeld bij de studie van bacteriënpopulaties. Ook bij de besmettingscijfers van de Corona pandemie zie je deze grafiek terugkomen.

Corona virus

Geplaatst op door


Hierboven zie de evolutie van het aantal besmettingen aan het Corona virus in China ( in het blauw); je herkent hierin de typische S-vorm van de logistische functie  met voorschrift

    \[f(x)=\frac{L}{1+e^{-k(x-a)}}\]

Deze functie werd ontdekt door de Belgische wiskundige Pierre-François Verhulst(1804-1849). Het beschrijft het verloop van de omvang N(t) van een populatie in functie van de tijd, als de verandering van de populatie-omvang zowel evenredig is met de huidige omvang N(t) van de populatie als met een bepaalde “groeiruimte”. In het begin stijgt de populatie-omvang langzaam, omdat het aantal individuen nog laag is. Aan het eind  stijgt de populatie-omvang ook nog maar langzaam en nadert asymptotisch naar een bepaalde limiet; Als de populatiegrootte de helft van het maximum bereikt heeft, is de stijging het grootst: daar heeft de exponentiële groei de overhand.