Erstellung von Vektoren in Übergangsprozessen von offenen Systemen

Erste Frage Aufrufe: 502     Aktiv: 17.02.2020 um 21:17

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Hallo,

Wie kann man allgemein mit einem Vektor die die Zu- oder Abwanderungsrate in Übergangsprozessen bei offenen Systemen beschreiben? 

Zum Beispiel bei folgender Aufgabe: Mathematik wird an einer weiterführenden Schul e in Grundkursen (G-Kursen) und Leistungskursen (L-Kursen) unterrichtet. Im Durchschnitt verbleiben am Ende eines Schuljahres 98% der Schülerinnen und Schüler im L-Kurs, während 3% vom G-Kurs in den L-Kurs wechseln. Von den 120 SuS eines 10. Jahrgangs werden zur Zeit 80 in G-Kursen unterrichtet, die übrigen in L-Kursen.

Berechnen Sie die Entwicklung der SuS-Zahlen in den Mathematikkursen bis zum 13. Jahrgang, wenn jährlich gleichmäßig aus den G- und L-Kursen durchschnittlich 4 SuS auf eine andere Schule wechseln, und zudem in den G-Kursen jährlich ein Schulwechsler sowie in den L-Kursen zwei Schulwechsler von den anderen Schulen aufgenommen werden.

Der Vektor der die Zu- und Abwanderung der Schüler beschreibt soll  (0|-1) sein, aber wie kommt man auf diese Zahlen?

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Der Wanderungsvektor \(\vec{w}\) ergibt sich aus der Summe von Abwanderungen und Zuwanderungen:

\(\vec{w}\) = \(\begin{pmatrix} -2\\-2 \end{pmatrix}\) + \(\begin{pmatrix} 2\\1 \end{pmatrix}\) = \(\begin{pmatrix} 0\\-1 \end{pmatrix}\)

Die Übergangsmatrix M lautet 

M = \(\begin{pmatrix} 0,98 & 0,03 \\ 0,02 & 0,97 \end{pmatrix}\)

Der Startvektor \(\vec{v_0}\) lautet

\(\vec{v_0}\) = \(\begin{pmatrix} 40\\80 \end{pmatrix}\)

Daraus lassen sich berechnen:

\(\vec{v_1}\) = M \(\cdot\)  \(\vec{v_0}\) + \(\vec{w}\)

\(\vec{v_2}\) = M \(\cdot\)  \(\vec{v_1}\) + \(\vec{w}\)

  = M \(\cdot\) (M \(\cdot\)  \(\vec{v_0}\)+ \(\vec{w}\))+ \(\vec{w}\)

  = M\(^2\) \(\cdot\)\(\vec{v_0}\) + M \(\cdot\) \(\vec{w}\) + \(\vec{w}\) 

\(\vec{v_3}\) = M \(\cdot\)  \(\vec{v_2}\) + \(\vec{w}\) ist gesucht; das Ergebnis sollte man auf ganze Zahlen runden :)

 

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