Logistisk vekstmodell
Tabellen nedenfor viser folketallet på et lite tettsted, noen år i perioden 1960–1980.
| År | 1960 | 1961 | 1963 | 1965 | 1967 | 1971 | 1975 | 1977 | 1980 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Folketall | 500 | 604 | 852 | 1043 | 1510 | 2163 | 2544 | 2639 | 2715 |
- Bruk informasjonen til å lage en modell \(F\) på formen
\[F(t) = \frac{B}{1 + a \cdot e^{-kt}} \]
for antall personer \(F(t)\) som bodde på dette tettstedet \(t\) år etter 1960. Vurder modellens gyldighetsområde.
- Bestem \(F'(12)\) og \(F''(12)\). Gi en praktisk tolkning av svarene.
- Når økte antall personer som bodde på dette tettstedet, med mer enn 150 personer per år ifølge modellen?
a) \(F(t) = \dfrac{2841}{1 + 5{,}08 \cdot e^{-0{,}247t}}\)
b) \(F'(12) \approx 115\) pers/år, \(F''(12) \approx -16{,}7\) (veksten avtar)
c) \(t \in (3{,}33,\; 9{,}82)\), dvs. ca. 1963–1970
a
Vi plotter datapunktene i GeoGebra og bruker Regresjon → Logistisk til å tilpasse en logistisk modell på formen \(F(t) = \dfrac{B}{1 + a \cdot e^{-kt}}\).
Regresjonen gir (avrundede verdier):
Modell: \(\underline{\underline{F(t) = \dfrac{2841}{1 + 5{,}08 \cdot e^{-0{,}247t}}}}\)
Gyldighetsområde: Dataene strekker seg fra 1960 til 1980 (\(t \in [0, 20]\)). Modellen gir rimelige resultater i dette intervallet. Utenfor dette vil vi ha større usikkerhet – særlig for \(t \gg 20\) der befolkningstallet ifølge modellen nærmer seg metningsgrensen \(B \approx 2841\).
b
Vi deriverer \(F(t)\) og evaluerer i GeoGebra CAS:

\(\underline{\underline{F'(12) \approx 115}}\) personer per år.
Praktisk tolkning: I 1972 (dvs. \(t = 12\)) økte befolkningstallet med omtrent 115 personer per år.
\(\underline{\underline{F''(12) \approx -16{,}7}}\) (personer per år) per år.
Praktisk tolkning: \(F''(12) < 0\) betyr at veksthastigheten er avtagende i 1972 – befolkningsveksten er på vei ned fra toppen. (Vendepunktet, der veksthastigheten er størst, inntreffer ved \(t \approx 6{,}6\), dvs. rundt 1966–1967.)
c
Vi setter \(F'(t) = 150\) og løser i GeoGebra CAS:

Løsningene er \(t \approx 3{,}33\) og \(t \approx 9{,}82\).
Siden \(F'(t)\) stiger mot maksimum og deretter synker, er \(F'(t) > 150\) for \(t \in (3{,}33,\; 9{,}82)\), det vil si fra ca. midten av 1963 til slutten av 1969 økte befolkningstallet med mer enn 150 personer per år.
\(\underline{\underline{t \in (3{,}33,\; 9{,}82)}}\), dvs. fra ca. 1963 til 1970.