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Aufgabe:

Possums entwickeln sich wie in der Matrix L beschrieben. Mit Hilfe der Matrizenrechnung kann man die Bestände für eine langfristige Entwicklung berechnen. Die Werte sind In der Tabelle zusammengefasst.

a. Erstellen Sie für die Gesamtzahl der Possums eine allgemeine Exponentialfunktion und eine e - Funktion.

b. Skizzieren Sie beide Graphen in einem KOSY. Tragen Sie auch die Werte aus der Tabelle ein.

c. Beurteilen Sie die Untersuchungsmethoden und Ergebnisse.

Zeit/JahrGesamt
0359
1462
2611
3786
41013
51311
61699
72188
82812
94636

10                4720

L =

\( \begin{pmatrix} 0 &  1,3 & 1,8 & 0,9 & 0,2\\ 0,6 & 0 & 0 & 0 & 0\\  0 & 0,8 & 0 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 0,8 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 0& 0,4 & 0 \end{pmatrix} \)

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a. Erstellen Sie für die Gesamtzahl der Possums eine allgemeine Exponentialfunktion und eine e - Funktion.

f(x) = a·bx = a·eln(b)·x.

Wähle zwei Punkte aus der Wertetabelle aus (es müssen zwei Variablen - a und b - bestimmt werden).

Setze sie in f(x) = a·bx  ein und löse das Gleichungssystem.

b. Skizzieren Sie beide Graphen in einem KOSY. Tragen Sie auch die Werte aus der Tabelle ein.

Das können Taschenrechner und sonstige technische Hilfmittel.

c. Beurteilen Sie die Untersuchungsmethoden und Ergebnisse.

Die Untersuchungsmethoden kenn ich nicht.

Prüfe ob die Ergebnisse der Funktion an anderen Punkten mit denen aus der Tabelle übereinstimmen. Falls ja, dann ist die Funktion für den Unersuchungszeitraum brauchbar.

Die Funktion kann nur auf kurze Zeiten außerhalb des Untersuchungszeitraumes verallgemeinert werden, weil die für das Wachstum der Population erforderlichen Resourcen nicht unbeschränkt zur Verfügung stehen.

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vielen Dank, aber was hat cdas alles mit dieser Matrix L zu tun???

Die Matrix ist das Zugrunde liegende Modell. Du sollst dann für die Anzahl der Possums zwei andere Modelle aufstellen und diese mit dem ersten Modell vergleichen.

Die Matrix bleibt also hier in der Untersuchung das Referenzmodell und du sollst beurteilen in wie weit man auch den Bestand einfach über eine Exponentialfunktion modellieren kann.

Ich vermute das obige Matrix L nicht stimmt, weil die angegebene nicht quadratisch ist wie es zu erwarten wäre.

Ich habe diese Matrix korrigiert, kannst du mir vielleicht aufs Modemm beziehen

kannst du mir vielleicht aufs Modemm beziehen

Ich verstehe nicht ganz was du meinst.

Ich weiß nicht waa ich mit dieser Matrix anfangen soll :/

Ich habe die Funktion aufgestellt, aber die machg nicht als zu viel Sinn, wenn man die anderen Punkte einsetzt:

f(x ) = 359 × 1,2939^x

Ich weiß nicht waa ich mit dieser Matrix anfangen soll

Die Matrix \(L\) ist eine Übergangsmatrix, die wahrscheinlich den Übergang von einer Possum-Population in einem Jahr zum nächsten Jahr beschreibt. Ich vermute(!) jede Spalte in der Matrix steht für Possums eines Alters. In der ersten, die noch kein Jahr alt sind, in der zweiten die einjährigen usw.

In der ersten Zeile steht der Faktor mit denen sich die Possums eines Alters fortpflanzen. Z.B. die Einjährigen bekommen 1,3 Nachkommen. Die Zweijährigen 1,8 usw.. In den nächsten Zeilen steht der Anteil derer, die bis in's nächste Jahr überlebt haben.

Mal angenommen Du hast im Jahre \(0\) eine Population \(p_0\) von $$p_0 = \begin{pmatrix}188\\ 85\\ 56\\ 18\\ 12\end{pmatrix}$$ heißt 188 wurden in dem Jahr geboren, 85 sind ein Jahr alt, 56 zwei Jahre usw. und in Summe sind das 359 Possums. Für die Population \(p_1\) im nächsten Jahr bzw. 1. Jahr ergibt sich dann (theoretisch):$$p_1 = L \cdot p_0 =\begin{pmatrix}230\\ 113\\ 68\\ 45\\ 7\end{pmatrix}$$mit in Summe 463 \((462)\) Possums.


Ich habe die Funktion aufgestellt, aber die machg nicht als zu viel Sinn, wenn man die anderen Punkte einsetzt:

Die Formel \(f(x ) = 359 \cdot 1,2939^x\) passt doch recht gut - wo ist Dein Problem?

BtW: im 9. Jahr sind es wohl eher 3636 als 4636 Possums.

Vielen Dank, ja bei der Formel ist das Problem, wenn die anderen Werte einsetze das da all zu große abweichen kommen..

... wenn ich die anderen Werte einsetze, dass dann all zu große abweichen kommen.

wie groß dürfen nach Deiner Meinung die Abweichungen denn sein? Ich komme auf Abweichungen von maximal 14 Tieren. Bei einer Populaton von 1600 und mehr ist das ca. 1%.

Stelle doch mal die Wertetabelle und die Funktionswerte der Exponentialfunktion gegenüber

Zeit012345678910
Population3594626117861013131116992188281246364720
f(x)3594656017881006130216852180282036494722

Wo siehst du so große Abweichungen. Könnten diese Abweichungen vielleicht auch durch Mess oder Schreibfehler entstanden sein?

Ne eigentlich nicht.. Ich weiß nicht....

Werner Salamon wie kommst du auf die 1600???

Er meint vermutlich die 1699 und hat aufgrund des Fehlers abgerundet.

1685/1699 - 1 = -0.0082 - 0.82%

Da weicht der Funktionswert nicht mal um 1% nach unten ab.

Die größte Abweichung hättest du hier bei den

3649/4636 - 1 = -0.2129 = -21.29%

Da weicht der Funktionswert um immerhin etwas über 20% nach unten ab. Zumindest, wenn dort kein Mess oder Lesefehler vorlag.

Die größte Abweichung hättest du hier bei den

3649/4636 - 1 = -0.2129 = -21.29%

Da weicht der Funktionswert um immerhin etwas über 20% nach unten ab. Zumindest, wenn dort kein Mess oder Lesefehler vorlag.

ich schrieb:

BtW: im 9. Jahr sind es wohl eher 3636 als 4636 Possums.

wenn man den Wert 3636 annimmt und dann eine quadratische Regression durchführt, passt es sehr gut.

Danke. Könntest du es mir bitte einmal mit der quadratischen Regression zeigen.bitte.

Der Ansatz war doch: \(f(x) = a \cdot b^x\). Das ganze logarithmiert man:$$\ln f(x) = \ln a + x \cdot \ln b$$dann sind \(\ln a\) und \(\ln b\) die Parameter in \(\alpha\), die es zu finden gilt. Du stellst die Matrix \(A\) der Normalengleichung \(A^T\cdot A \cdot \alpha = A^T\cdot z\) aus den \(x_i\) auf. Der Vektor \(z\) besteht aus den Werten \(\ln f_i\). $$A = \begin{pmatrix} 0& 1\\ 1& 1\\ 2& 1\\ 3& 1\\ 4& 1\\ 5& 1\\ 6& 1\\ 7& 1\\ 8& 1\\ 9& 1\\ \end{pmatrix}, \quad z = \begin{pmatrix}  5,883 \\ 6,136 \\ 6,415 \\ 6,667  \\ 6,921 \\ 7,179 \\ 7,438 \\ 7,691 \\ 7,942\\ 8,442  \end{pmatrix}$$Wenn Du die Gleichung löst, bekommst Du $$\alpha = \begin{pmatrix} 0,2703987143 \\ 5,8544012617\end{pmatrix}$$Daraus folgt: $$a  = 348,77, \quad b = 1,3105$$und wenn Du den Wert \(f_9\) zu \(f_9=3636\) korrigierst, wird daraus $$a  = 361,3, \quad b = 1,293234$$was wesentlich besser passt.

Gruß Werner

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