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Aufgabe:

Aufteilung einer jährlichen Nettorate in einzelne Raten, aus denen sie sich ergibt (Zinseszins)


Problem/Ansatz:

Ich möchte in meiner Masterarbeit Raten beschreiben, die sich aus der Veränderung der Störungsflächen von Waldbeständen (Öffnungen des Kronendachs in Form von Lücken) entlang von Zeitreihen ergeben.

Hier ein Beispiel:

In einem Waldbestand beträgt die Störungsfläche im Jahr 1990 10000 m2 , im Jahr 2000 beträgt sie 20000 m2.
Innerhalb eines Jahrzehnts hat sich die Fläche also in der Summe um 10000 m2  vergrößert. Mein Betreuer möchte nun,     dass ich diese Veränderung in Form einer relativen jährlichen Nettorate Ausdrücke. Diese soll ich mit der Zinsezinsformel   berechnen. Für das Jahrzehnt im Beispiel ergibt sich daher eine Nettorate (p) von:

$${k}_{n}={k}_{0}(1+\dfrac{p}{100})^{n}$$ (Zinsezinsformel) = 
$$\text{Absolute Störungsflöchefläche}\;t_{1}\:(m^2)\:=\text{Absolute Störungsfläche}\;t_{0}\:(m^2)\:*\:(1+\dfrac{p}{100})^{n}$$ =
$$20000\:=10000*\:(1+\dfrac{p}{100})^{10}$$

Nach p aufgelöst komme ich auf eine Nettorate von jährlich 7.17735 % (approx.). Heißt um diese Prozentzahl steigt die Störungsfläche jährlich um nach 10 Jahren den Wert 20000 zu haben.

So weit so gut.

Die Veränderung der Störungsfläche ergibt sich jedoch aus mehreren Prozessen, die in der Summe die Nettoveränderung ergeben:
1. Schluss von Lücken
2. Verkleinerung von Lücken
3. Entstehung neuer Lücken

4. Erweiterung vorhandener Lücken

Im Beispiel könnte das so aussehen:
1. -5000 durch Schluss

2. -2000 durch Verkleinerung

3. +7000 durch Erweiterung

4. +10000 durch neue Lücken

Störungsfläche im Jahr 2000 (m2) = 10000 - 5000 - 2000 + 7000 + 10000

Was nun mein Ziel ist, ist diese Prozesse auch in jährlichen Veränderungsraten auszudrücken. Diese sollten meiner Meinung nach, wenn man sie aufsummiert die jährliche Nettoveränderung ergeben. Also im Beispiel + 7.17735 %.
Ich komme aber zu keiner rechnerischen Lösung dieses Problems, da ich, wenn ich die einzelnen Prozesse in die Zinseszinsformel einsetze, in der Summe der Ergebnisse eben nicht auf die Nettoveränderung komme.
Wo ist hier mein Denkfehler? Beziehungsweise wie lässt sich das rechnerisch lösen?

Avatar von

Du hast die durchschnittliche Veränderungsrate berechnet von Jahr zu Jahr.

Die Frage ist: Was genau willst du berechnen?

Was soll alles wie erfasst werden Welche Rolle sollen die Prozesse spielen?

Wie sollen sie berücksichtigt werden?

Ich möchte die die einzelnen jährlichen Prozessraten berechnen.

Also zum Beispiel die jährliche Schlussrate in der periode 1990 - 2000
Berücksichtigt wir dabei die Störungsfläche im Jahr 1990, die im Jahr 2000

und die Veränderung der Störungsfläche von 1990 bis 2000 durch Lückenschluss (in meinem Beispiel -5000)

2 Antworten

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Beste Antwort

Hier meine Ergebnisse
1.)a:= 0.933^10 * 10000 -10000
2.)b:= 0.978^10 * 10000 -10000
3.)c:= 1.054^10 * 10000 -10000
4.)d:=1.0712^10 * 10000 -10000;

ergibt
1.) - 5000
2.) - 2000
3.) + 7000
4.) + 10000

10000 + 10000 = 20000

Das war doch eine umfangreiche Denkleistung.
Ich bin erst einmal so geschwächt das ich eine
starke Tasse Kakao trinken muß.

Avatar von 123 k 🚀

Gut, hoffe er hat gut geschmeckt. Aber soweit war ich auch schon. Ich dachte nur die einzelnen Raten müssten in der Summe auch 7.17735 ergeben. Aber dann liegt da wohl mein Denkfehler. Hatte gehofft hier könnte mir jemand die Logik dahinter erklären dass die Summe der Einzelraten nicht die Nettorate ergibt. Da hab ich mich wohl getäuscht

Was nun mein Ziel ist, ist diese Prozesse auch in jährlichen Veränderungsraten auszudrücken.

1.) - 6.7 %
2.) - 2.2 %
3.) 5.4 %
4.) 7.12 %

Konntest du den die Einzelwachstumsraten + -faktoren selbst berechnen ?

Aus meiner Antwort ergibt sich das die berechneten Einzelwachstumsraten die Gesamtwachstumsrate ergeben.

Okay irgendwo hab ich da eine Blockade. Was ich soweit verstanden habe:
Wenn ich die Formel wie folgt umstelle komme ich auf einzelne Wachstumsraten:
Flächenverlust durch Schluss = p10*Startwert-Differenz zum Endwert
-5000=p10*10000-10000=

0.93303310 * 10000 -10000

Das erscheint mir auch logisch, daher meine flapsige Antwort darauf gestern. Das tut mir leid. Ich hätte nur wie gesagt erwartet, dass ich wenn ich diese Raten für alle Prozesse berechne, diese in der Summe  7.17735 ergeben müssten. Aber das ist eine falsche Annahme, da es sich um relative Werte handelt?

Gesamtwachstum Störfläche
( 0 | 10000 )
( 10 | 20000 )
s ( 0 ) = s0 * q ^10 => s0 = 10000
s ( 10 ) = 10000 * q ^10 = 20000
Wachstumsfaktor q
q = 1.0718
s ( t ) = 10000 * 1.0718 ^t
Wachstumsrate 7.18 %

Die Rechnung konnte ich noch etwas vereinfachen

Einzelwachstumrsfaktoren
1.) ( 10 | 5000 )
s ( 10 ) = 10000 * q1 ^10 = 5000
q1 = 0.933
Wachstumrate minus 6.7 %

2.) q2 = 0.851
3.) q3 = 0.965
4.) q4 = 1.0

Rechnung
minus ( 10000 * q1 ^10 ) minus ( 10000 * q2 ^10 ) plus ( 10000 * q3 ^10 ) plus ( 10000 +
q4 ^10 ) = plus 10000
10000 als Anfangswert plus 10000 = 20000

So far so good

ersetzen q = 1 - ( Zinsfuß  ) / 100
minus ( 10000 * ( 1 - ( zinsfuß1 )/100 ) ^10) - .....

jetzt müsstest du durch Umstellung herausfinden warum

minus ( 10000 * ( 1 - ( zinsfuß1 )/100 ) ^10) - .....

z1 + z2 + z3 + z4 = z

Ich bin leider schon etwas matschig im Hirn geworden über der Tour


Gut, dann will ich dich mal nicht weiter überanspruchen. Aber danke, damit geb ich mich geschlagen und zufrieden.

Ich bin noch dabei.
Ganz so einfach scheint es nicht zu sein.
Die anderen Keksperten haben auch noch
keine zufriedenstellende Anwort eingestellt.

Ah dann interpretier ich deine Ironie falsch :D Super

Ich möchte mich zunächst nicht über die Zinseszinsberechnung auslassen,
sondern das ganze Berechnungsmodell in Frage stellen.

bisher wurde berechnet
Anfangswert = 10000
Anfangswert * Wachstumsfaktor q(gesamt) = 20000

Bei den Einzelwerten wurde auch gerechnet
Anfangswert * Wachstumsfaktor q(Lücke) =
( 10000 - 5000 ) = 5000

Die Gesamtausgangsfläche ist aber
Ausgangsfläche Lücke +
Ausgangsfläche Verkleinerung +
.... usw = 10000

Das heißt die Startwerte der Flächen sind
gar nicht bekannt,
es kann somit auch gar kein Einzelwachstumsfaktor oder
eine -Wachstumsrate berechnet werden.

Okay, aber meine Gesamtausgangsfläche (Gesamtlückenfläche) ist ja 10000, bei einer Waldfläche von insgesamt 200000 im Beispiel.

Aber ich glaube ich weiß was du meinst. Die Ausgangs- und Endwerte für die Einzelwerte sind ja nur Fiktional wenn ich sie in die Formel einsetze. Was ich erhoben habe ist nur, wie sich die Gesamtlückenfläche durch diese Einzelwerte innerhalb einer Periode verändert.


Ökologisch ist das schonmal gar nicht sinnvoll. Weil die Prozesse plötzlich bzw. ungerichtet passieren. Und nicht über die Periode hinweg, einem bestimmten Wachstumsfaktor folgend, zu- oder abnehmen. So ist das wenn man komplexe natürliche Prozesse versucht in einfache mathematische Modelle zu überführen. Aber das ist eine Sache die ich mit meinem Betreuer noch diskutieren muss. Ich habe auch noch nicht verstanden, warum ich dafür mit dem Zinseszins arbeiten soll.

Habe heut einen Termin bei der Statistik-Beratung. Da werden wir uns dem Problem hoffentlich annehmen.

Sehr viele Vorgänge in der Natur werden
modellhaft ( annähernd ) beschrieben.

Für deinen Fall soll eine Exponentialfunktion
verwendet werden.

Beispiel : Waldfläche
2 Werte stehen zur Verfügung
( Zeitpunkt Jahren | Fläche )
( 0 | 10000 )
( 10 | 20000 )

Es ist nicht sinnvoll ein lineares Wachstum
anzunehem den ein Wachstum um einen
ersten Wert würde für das Jahr das 2.Jahr eine größere Fläche bedeuten welche einen entsprechend größen Wert ergibt.
Es ist ein exponentielles Wachstum wie bei
Bakterienpopulationen oder der Kapitalvermehrung ( Zinseszins )


Okay, ja im Forst sind Ansätze aus dem Finanzwesen am gebräuchlichsten. Im Wald soll schließlich Kapital vermehrt werden...

Ich habe mich nun mit meinem Betreuer darauf geeinigt, einfach die Veränderungen durch die einzelnen Prozesse getrennt voneinander in die Zinseszinsformel einzubauen. Also im Ergebnis entsprechend deinem ersten Ansatz zur Berechnung der Einzelwachstumsraten. Alles andere wird zu viel.

Damit können wir das Thema hier denke ich abschließen. Danke nochmal :)

Fast.
Bei einer starken Tasse Kakao habe ich versucht einen mathematischen Beweis
zu führen warum die Summe der Einzelzinsraten und die Gesamtzinsrate nicht übereinstimmen


Anstelle des Zinsfußes habe ich aus Verenfachungsgründen die Wachstums-
rate verwendet.

Deine Hauptfrage
Ist q1 ^t + q2 ^t = q ^t = ( q1 + q2 ) ^t ?

für t = 2 und drüber ergibt sich
q1 ^2  + q2 ^2 = ( q1 + q2 ) ^2
q1 ^2  + q2 ^2 = q1 ^2 + 2 * q1*q2 + q2 ^2
0 = 2 * q1 * q2

Wie man sieht stimmt das nicht.

Aus der Rubrik kurz und bündig
" Warum beantworten Sie eine Frage eigentlich immer mit einer Gegenfrage ? " Warum nicht "

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Zinseszinsformel nicht Zinsezinsformel

Was mir fehlt, ist der Waldbestand zum Zeitpunkt Null

Da die Gesamtfläche begrenzt ist, kann die Störungsfläche ja maximal so groß werden wie die Gesamtfläche k0 zum Zeitpunkt t=0, denn wenn es nur noch Lücken gibt und keinen Wald, dann kann die Störungsfläche nicht mehr wachsen.

Avatar von 11 k

Verstehe. Die Gesamtfläche des Waldes bleibt fix. Im Beispiel würde ich sagen: 200.000 m2

Jetzt nur in Klade.

Das erinnert mich an Rechnungen im Finanzwesen. Dein Wald ist das Kapital. Nun verringert sich der Bestand um einen jährlichen Prozent wert p, ( negative Verzinsung), was heutzutage ja auch von den Banken praktiziert wird.

Die nebst Geld vom Konto ab ( Erweiterung der Lücken oder du zahlst ein, ( Schließen oder Verringerung der Lücken) wichtig ist nur die Summe der Veränderung. Nun ist aber die Frage, ob dieses eingezahlte / entnommene Kapital auch verzinst wird und wenn ja, wann die Einzahlung erfolgte, beziehungsweise ab wann es verzinst wird. Du hast dann also das Kapital nach einem Jahr, dann wird wieder ein Jahr weiter gerechnet, usw bis zum 10. Jahr, dann ist Kassenschluss, denn jetzt hast du die Kontrolle, ob deine Rechnung auch aufgeht.

Die Stichworte sind also Zinseszinsformel mit Tilgung/ Entnahme

Die Frage ist , wie sich das Baumsterben auf den neuen Bestand auswirkt.

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