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¿Cómo modelar una función casi exponencial?

Este es el gráfico de las muertes diarias oficiales causadas por Covid-19 en Brasil.

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Y este es el mismo gráfico con un modelo exponencial en rojo. Vemos que el modelo no se ajusta a los datos.

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El desajuste es más claro con un eje Y logarítmico.

graf3

Parece que el modelo que se ajustaría aquí está más cerca de una "parábola inclinada", como la que dibujé en azul con Gimp.

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Entonces mi pregunta es: ¿cuál es la ecuación de una "parábola inclinada" en un gráfico con eje Y logarítmico? ¿O cómo modelar los datos presentes?

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GLauro Puntos 21

Puede que estés buscando funciones con un crecimiento sub-exponencial. Según mi limitada investigación, parece ser un tema más comúnmente estudiado en el análisis de algoritmos.

Definición

Esta otra respuesta en stackexchange proporciona una definición intuitiva de una función sub-exponencial $f(x)$:

  1. Crece más rápido que cualquier polinomio

$$\lim_{x\to \infty} \frac{f(x)}{x^a} = \infty\ \forall a$$

  1. y crece más lentamente que cualquier exponencial

$$\lim_{x\to \infty} \frac{\ln f(x)}{x} = 0$$

Ejemplo

La función $f(x) = e^{x^\beta}$, con $0 < \beta < 1$ cumple ambas condiciones:

1.

$$\lim_{x\to \infty} \frac{e^{x^\beta}}{x^a} = \infty $$

lo cual claramente tiende a infinito.

2.

$$\lim_{x\to \infty} \frac{\ln{e^{x^\beta}}}{x} = \lim_{x\to \infty} x^{b - 1} = 0$$

lo cual es igual a cero, ya que $b - 1 < 0$

Precaución con respecto al COVID-19 (y la epidemiología)

¡Es posible que tu ejemplo se aproxime mejor a una tasa de crecimiento polinómico! Al menos durante las primeras semanas desde el brote. Este documento sugiere que las políticas de contención en China han logrado suprimir el crecimiento de la infección hasta el punto en que siguió una tasa de $t^\mu$ (donde $t$ es el tiempo).

Échale un vistazo a la página 2 de ese documento. Cuando se traza en una escala _log-log_ (¡NO solo un solo log!), los casos confirmados forman una línea recta, por lo tanto, una función polinómica.

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Tin Phan Puntos 135

Creo que el modelo de crecimiento generalizado (GGM) es lo que estás buscando. $$x' = rx^p,$$ donde la parte sub-exponencial ocurre cuando $0. El crecimiento sub-exponencial es en realidad mucho más común que el crecimiento exponencial, especialmente a pequeña escala como en un distrito o ciudad. Aquí tienes una referencia.

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