生活中“隐藏”的数学模型 | 富人越富,穷人越穷,幂律分布了解一下

时间:2020-05-08 相关资料下载



在各种不同的领域中,人们一直在运用数学建模来描绘,刻画某种生活规律或者生活现象,以便找到其中解决问题的最佳方案或得到最佳结论。


说起直播带货,最近可是火得不得了。要是你问一句,“在疫情下有什么赚钱的路子”,大概人人都会劝你做直播。但同时你也要了解到一点,无论在哪个平台上,都会存在这样的情况。


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在心理学、经济学、社会学上,这种情况被叫做马太效应。马太效应解释了为什么富人越有钱,他们赚钱的能力越大,后续的财富积累也越快;解释了为什么大城市人口越来越多,小城市人口很难留住人才的命运。


而用统计学的数学模型来看,这种数据波动非常大,少数点的数值特别高,大多数的点数值都很低,最大和最小的点之间,可能相差好几个数量级的情况叫做“幂律分布”。



幂律分布的形状,是一个不断下降的曲线,从最高的峰值开始极速下降,后面拖了一个长长的尾巴。

自然界中的很多现象都遵循正态分布,比如人们的身高、体重、智商,这些统计量都有一个平均值,大家在这个平均值的周围小范围地波动。你高一点,我矮一点,差距不是特别地大。但是,还有一类现象,就像我们刚才讲的点击量、关注度、语言,还有城市人口,甚至包括人脉、财富、声望,这些都遵循的是幂律分布。


从另一个方面,幂律分布的特点也决定了复杂系统的“自组织”现象。比如核电站的安全、地震、森林大火等,这些复杂系统平时看起来“人畜无害”,但是一旦出现微小的“波动”,就有可能出现巨大的灾难,产生雪崩式的灾难。服从幂律分布的复杂系统,让极端事件概率大增。




与幂律分布不同的是,正态分布给我们展示了一个完全不同的世界。以收入为例,在正态分布的社会里,中等收入阶层占绝大多数,低收入和高收入阶层只占极少数。这种分布,被认为是非常理想的社会结构,对聪明勤奋的人有激励,让弱者的落差感没那么大。




幂律分布、正态分布,可以说是生活中“隐藏”的数学模型,深入探讨就可以了解它们的实际应用,感受数学模型对于我们生活、工作的作用。


尤其在大数据时代,数学建模就是大数据时代的动力,它实现了大数据时代的挖掘事情、用户行为分析事情等的可能,数据时代不可逆,未来需要更多数学建模的人才。


但数学建模是一个庞大的议题,关于它的各种资料、知识点也是浩如烟海,难免会让很多初学者不知所措。


很多同学在准备过程中觉得无从下手,因为感觉到学过的东西比赛中好像都没有用,然而在实际运用(比如参加数学建模比赛)的时候又没有自己的思路,很是苦恼,导致很多同学中途放弃,投入的时间精力石沉大海,能力却没有得到提高。




那么,参加数学建模比赛前,你到底需要积累哪些知识呢?数学建模基础知识、数学模型突破、数学建模工具软件,这三者是不可缺少的。


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