Mapa Logistico Agora vamos explorar a dinâmica do modelo logistico Você talvez se lembre que n_t+1 é a população no tempo t mais um e que isso é igual à taxa de natalidade menos a taxa de mortalidade vezes a população no tempo t menos o número de individuos que morreram devido a superpopulação que é a população no tempo t ao quadrado dividido pela população máxima ou capacidade de pessoas. Eu vou começar escrevendo isso num formato mais simples primeiro vou definir R representando a taxa de natalidade menos a taxa de mortalidade e vou definir K igual a população máxima Agora posso escrever esta equação do topo usando estes novos simbolos agora farei um pouco de algebrismo se você não gosta de algebra tente seguir e se não entender, não é um realmente um problema é apenas o resultado final que precisa saber. o que vou fazer é dividir os dois lados desta equação por K agora eu vou definir mais um simbolo sera Xt é igual a nt divido por K agora eu posso reescrever está equação usando meu novo simbolo esta equação representa a fração da população atual em relação à população máxima em um momento dado e isto é igual à R vezes a fração no momento de tempo anterior menos essa mesma fração ao quadrado e isto é conhecido como mapa logistico e esta vem a ser a equação mais famosa no campo de teoria do caos. Vamos reescrever o mapa logistico aqui para maior clareza bem simples, não? como frequentemente acontece é mais interessante do que aparenta. muitas pessoas vêem estudando profundamente esta equação desde que Verhulst propos o modelo. Dois exemplos proeminentes de pessoas que estudaram são Lorde Robert May um biólogo teórico que escreveu um artigo muito influente sobre essa equação na década de 1970 e Mitchell feigenbaum um fisico teórico que trabalhou extensamente nessa equação na década de 80. e é provavelmente a pessoa mais associada com ela na comunidade cientifica. Note que X é a população em algum tempo dividio pela capacidade populacional ou população máxima então X é sempre um número real entre zero e um é por isso que esta equação é chamada de mapa que pega neste lado um valor atual entre zero e um e mapeia em um novo valor que também esta entre zero e um Vamos ver um exemplo vamos definir R igual a 2 e nossa população inicial sobre capacidade populacional X_zero igual a 0,2 isto é, vinte por cento da capacidade populacional agora podemos iterar esse mapa então pegue sua calculadora vamos calcular X_um isto vai ser igual a 2, nosso valor de R vezes 0,2 menos 0,2 ao quadrado de acordo com meus cálculos isso é igual a 0,32 então passamos de vinte por cento da capacidade populacional para trinta e dois por cento agora o que acontece no próximo ano no próximo ano nós temos 2 vezes, agora usamos o valor de nossa iteração anterior 0,32 menos 0,32 ao quadrado isto é igual a 0,4352 vamos continuar, mas um pouco mais rápido agora e sempre depois disso vamos obter 0,5 como resposta isto significa que se a sua taxa de crescimento que é a taxa de natalidade menos a taxa de mortalidade for igual a 2 e você iniciar com vinte por cento da capacidade populacional sobre esse modelo a população vai sempre parar em cinquenta por cento da capacidade populacional há duas coisas que devo destacar aqui primeiro, estou usando o termo modelo para me referir a uma equação matemática isto é, o mapa logistico, este é o modelo É chamado modelo pois e uma representação simplificada do verdadeiro fenômeno do crescimento populacional eu também me refiro ao programa de computador que escrevemos ou usamos no NetLogo como modelos pois eles também são representações simplificadas de fenômenos reais. A palavra modelo é um termo bem geral em ciência para qualquer representação simplificada da natureza seja uma equação , um programa de computador um desenho,ou o qualquer outra. A segunda coisa a destacar, é que este valor 0,5 é chamado um atrator. é um atrator para o sistema pois, o sistema é de certo modo atraído para ele, acontece que mesmo que tivéssemos iniciado com um uma população inicial diferente digamos X-zero de 0,8 o sistema ainda terminaria em 0,5 depois de um certo número de passos quando o sistema termina em um único valor, como 0,5 este valor é chamado, um ponto fixo. pois o valor, ou o ponto permanece fixo portanto para este sistema 0,5 é chamado um ponto fixo atrator e por este sistema eu quero dizer novamente esta equação com R igual a dois frequentemente os termos modelo e sistema são usados como sinonimos, espero que isto não se torne muito confuso em todo caso veremos outros casos de atratores na próxima subunidade finalmente, vamos olhar um modo diferente de visualizar a dinamica do mapa logistico isto é, como muda conforme iteramos. Eu irei desenhar o gráfico da equação do mapa logistico para R igual a 2 os dados aqui em baixo são x_t e os dados aqui são X_t+1 não um grande desenho, mas grosseiramente se parece com isso uma parábola, e varia entre zero e um, aqui e aqui, para R igual a 2, varia entre zero e 0,5, como o máximo vamos por 0,5, aqui no eixo x, então podemos seguir os passos que demos antes em calcular os valores dados nosso primeiro valor, se você se lembra, X1 era 0,32, isto é X1, nós achamos que 0,32 é aproximadamente aqui, e o valor de y para isso é, na parabola 0,4352 isto é X_2 isto é o ponto (X1, X2) então n´s pegamos nosso valor para X_2 e encontramos aqui embaixo no eixo x, aqui pois vamos calcular nosso próximo valor da função 0,4352, aqui embaixo, é por aqui e isto corresponde à este ponto na parabola, este é X_3, 0,49160192 este ponto aqui é, (X2, x3) então pegamos nosso velho X_3 que é 0,49160192 achamos isto no eixo x então vamos aqui para achar X_4, que é 0,4999999...... e continuamos fazendo isso e finalmente nós achamos exatamente 0.5 e 0.5, e uma vez que são ambos 0.5 o sistema não vai para lugar nehum sempre permanece nesse ponto então você pode pensar em pular de um ponto para outro ao longo dessa parabola como exemplo da dinamica do sistema com esse valor de R, e nosso ponto de inicio e isto é chamado uma trajetória. Agora esta na hora do nosso próximo quizz. você precisa de uma calculadora para esse quizz defina R=2,5 e X_zero como 0,2 use a equação para o mapa logistico preenchendo com 2,5 para R e começando agora com X_zero de 0,2 para calcular X1, X2, X_3 e assim por diante até alcançar o ponto fixo qual é esse ponto fixo? eu relembro, que um ponto fixo é um valor de x, tal que Xt é o mesmo que Xt+1