对于6.4节蛛网模型讨论下列问题:(1)因为一个时段上市的商品不能立即售完,其数量也会影响到下一时段的价格,所以第k+1时段的价格1+k y 由第k+1和第k 时段的数量1+k x 和k x 决定。
如果设1+k x 仍只取决于k y ,给出稳定平衡的条件,并与6.4的结果进行比较。
(2)若除了1+k y 由1+k x 和k x 决定之外,1+k x 也由前两个时段的价格k y 和1-k y 决定,试分析稳定平衡的条件是否还会放宽。
解:(1)设1+k y 由1+k x 和k x 的平均值决定,即价格函数表示为:)2(11k k k x x f y +=++ 则 0),2(0101>-+-=-++ααx x x y y k k k 0),(001>-=-+ββy y x x k k消去y, 得到 012)1(22x x x x k k k +=++++αβαβαβ ,k=1,2,….该方程的特征方程为022=++αβαβλλ与6.4节中 )2(11-++=k k k y y g x 时的特征方程一样, 所以0<αβ<2, 即为0p 点的稳定条件。
(2)设 )2(11k k k x x f y +=++ )2(11-++=k k k y y g x , 则有 0),2(0101>-+-=-++ααx x x y y k k k 0),2(0101>-+=--+ββy y y x x k k k 消去y,得到 0123)1(424x x x x x k k k k +=++++++αβαβαβαβ该方程的特征方程为02423=+++αβαβλαβλλ 令λ=x ,αβ=a , 即求解三次方程0a 2ax ax 4x 23=+++ 的根在matlab 中输入以下代码求解方程的根x :syms x asolve(4*x^3+a*x^2+2*a*x+a==0,x) 解得 1x = (36*a^2 - 216*a - a^3 + 24*3^(1/2)*(-a^2*(a - 27))^(1/2))^(1/3)/12 - a/12 + (a*(a - 24))/(12*(36*a^2 - 216*a - a^3 + 24*3^(1/2)*(-a^2*(a -27))^(1/2))^(1/3));2x = -(2*a*(36*a^2 - 216*a - a^3 + 24*3^(1/2)*(-a^2*(a -27))^(1/2))^(1/3) - 3^(1/2)*a*24*i - 3^(1/2)*(36*a^2 - 216*a - a^3 + 24*3^(1/2)*(-a^2*(a - 27))^(1/2))^(2/3)*i - 24*a + 3^(1/2)*a^2*i +(36*a^2 - 216*a - a^3 + 24*3^(1/2)*(-a^2*(a - 27))^(1/2))^(2/3) +a^2)/(24*(36*a^2 - 216*a - a^3 + 24*3^(1/2)*(-a^2*(a - 27))^(1/2))^(1/3)); 3x =-(2*a*(36*a^2 - 216*a - a^3 + 24*3^(1/2)*(-a^2*(a -27))^(1/2))^(1/3) + 3^(1/2)*a*24*i + 3^(1/2)*(36*a^2 - 216*a - a^3 + 24*3^(1/2)*(-a^2*(a - 27))^(1/2))^(2/3)*i - 24*a - 3^(1/2)*a^2*i + (36*a^2 - 216*a - a^3 + 24*3^(1/2)*(-a^2*(a - 27))^(1/2))^(2/3) +a^2)/(24*(36*a^2 - 216*a - a^3 + 24*3^(1/2)*(-a^2*(a - 27))^(1/2))^(1/3)); 其中1x 为实根,2x 与3x 为一对共轭虚根。
①x 为虚根时:易知|3,2x |2=2x *2x =3x *3x ,在matlab 中输入代码:f=x2*conj(x2) %求特征根模长的平方 可得|3,2x |2=f=(a/12 - (3^(1/2)*((- a^2/144 + a/6)/(((a/6 - a^2/144)^3 + (a^3/1728 - a^2/48 + a/8)^2)^(1/2) - a/8 + a^2/48 - a^3/1728)^(1/3) + (((- a^2/144 + a/6)^3 + (a^3/1728 - a^2/48 + a/8)^2)^(1/2) - a/8 + a^2/48 - a^3/1728)^(1/3))*i)/2 - (- a^2/144 + a/6)/(2*(((a/6 - a^2/144)^3 + (a^3/1728 - a^2/48 + a/8)^2)^(1/2) - a/8 + a^2/48 - a^3/1728)^(1/3)) + (((- a^2/144 + a/6)^3 + (a^3/1728 - a^2/48 + a/8)^2)^(1/2) - a/8 + a^2/48 - a^3/1728)^(1/3)/2)*(conj((((- a^2/144 + a/6)^3 + (a^3/1728 - a^2/48 + a/8)^2)^(1/2) - a/8 + a^2/48 - a^3/1728)^(1/3))/2 + conj(a)/12 - (conj(a)/6 - conj(a)^2/144)/(2*conj((((- a^2/144 + a/6)^3 + (a^3/1728 - a^2/48 + a/8)^2)^(1/2) - a/8 + a^2/48 - a^3/1728)^(1/3))) + (3^(1/2)*(conj((((- a^2/144 + a/6)^3 + (a^3/1728 - a^2/48 + a/8)^2)^(1/2) - a/8 + a^2/48 - a^3/1728)^(1/3)) + (conj(a)/6 - conj(a)^2/144)/conj((((- a^2/144 + a/6)^3 + (a^3/1728 - a^2/48 + a/8)^2)^(1/2) - a/8 + a^2/48 -a^3/1728)^(1/3)))*i)/2);是关于a 的函数建立fun.m 文件:function f=fun(a)f=(a/12 - (3^(1/2)*((- a^2/144 + a/6)/(((a/6 - a^2/144)^3 + (a^3/1728 - a^2/48 + a/8)^2)^(1/2) - a/8 + a^2/48 - a^3/1728)^(1/3) + (((- a^2/144 + a/6)^3 + (a^3/1728 - a^2/48 + a/8)^2)^(1/2) - a/8 + a^2/48 -a^3/1728)^(1/3))*i)/2 - (- a^2/144 + a/6)/(2*(((a/6 - a^2/144)^3 + (a^3/1728 - a^2/48 + a/8)^2)^(1/2) - a/8 + a^2/48 - a^3/1728)^(1/3)) +(((- a^2/144 + a/6)^3 + (a^3/1728 - a^2/48 + a/8)^2)^(1/2) - a/8 + a^2/48 - a^3/1728)^(1/3)/2)*(conj((((- a^2/144 + a/6)^3 + (a^3/1728 - a^2/48 + a/8)^2)^(1/2) - a/8 + a^2/48 - a^3/1728)^(1/3))/2 + conj(a)/12 - (conj(a)/6 - conj(a)^2/144)/(2*conj((((- a^2/144 + a/6)^3 + (a^3/1728 - a^2/48 + a/8)^2)^(1/2) - a/8 + a^2/48 - a^3/1728)^(1/3))) + (3^(1/2)*(conj((((- a^2/144 + a/6)^3 + (a^3/1728 - a^2/48 + a/8)^2)^(1/2) - a/8 + a^2/48 - a^3/1728)^(1/3)) + (conj(a)/6 - conj(a)^2/144)/conj((((- a^2/144 + a/6)^3 + (a^3/1728 - a^2/48 + a/8)^2)^(1/2) - a/8 + a^2/48 -a^3/1728)^(1/3)))*i)/2)x的将a从0开始到20赋值,间隔0.1,求出每个a对应的虚根3,2模长的平方z的值,最后画出z关于a的图像:a=0;k=1;while k<=200a=a+0.1;b(k)=a; %将每个a存入矩阵bz(k)=fun(a);k=k+1;endplot(b,z)图像:x|2是关于a=αβ的增函从图像中可以看出虚特征根模长的平方|3,2x|2<1;数,且当0<a=αβ<2时,|3,2②当x为实根时:由①知0<a=αβ<2,下求实特征根x关于a的值及图像:1因为x= (36*a^2 - 216*a - a^3 + 24*3^(1/2)*(-a^2*(a -127))^(1/2))^(1/3)/12 - a/12 + (a*(a - 24))/(12*(36*a^2 - 216*a - a^3 + 24*3^(1/2)*(-a^2*(a - 27))^(1/2))^(1/3));建立fun1.m文件:function f=fun1(a)f=(36*a^2 - 216*a - a^3 + 24*3^(1/2)*(-a^2*(a - 27))^(1/2))^(1/3)/12 - a/12 + (a*(a - 24))/(12*(36*a^2 - 216*a - a^3 + 24*3^(1/2)*(-a^2*(a - 27))^(1/2))^(1/3))画出实特征根x关于a的图像:1cleara=0;k=1;while k<=20 %因为a<2a=a+0.1;b(k)=a; %将每个a存入矩阵bz(k)=fun1(a);k=k+1;endplot(b,z)图像:从图中可以看出而当0<a=αβ<2时,-1<x<1.1综上①②,使方程3个特征根均在单位圆内的条件为:αβ<2p点稳定的条件,条件未放宽也未缩减。