Процесс гибели и размножение
В теории массового обслуживания широкое распространение имеет специальный класс случайных процессов — так называемый процесс гибели и размножения. Название этого процесса связано с рядом биологических задач, где он является математической моделью изменения численности биологических популяций.
Граф состояний процесса гибели и размножения представлен на рис. 6.13.
Рис. 6 13 1раф состояний и переходов процесс а гибели и размножения |
Рассмотрим упорядоченное множество состояний системы 50, S , S ,…, S . Переходы могут осуществляться только в состояния с соседними номерами, т. е. из состояния S возможны переходы только либо з состояние S. ,, либо в состояние S. ,.
1 я 1
Предположим, что все потоки собьпий, переводящие систему по стрелкам графа, простейшие с соответствующими интенсивностями
Vi или Vino графу, представленному на рис. 6.13, составим и решим алгебраические уравнения для предельных вероятностей состояний (их существование вытекает из возможности перехода из каждого состояния в каждое другое и конечности числа сост оянии).
В соответ ствии с правилом составления таких уравнении получим: для состояния S
(6-73)
Для S,
(А.,., + Xw)Px = ХтР0 + X2]P2t Которое с учетом (6 73) приводится к виду
Х12/>=Х21/>?. (6 74)
= ^21^2 >
К которой добавляется нормировочное условие
(6.75) |
(6.76) |
Аналогично, записывая уравнения для предельных вероятностей других состояний, можно получить следующую систему уравнений: |
Р0+1+Р2+… + Рп = 1. Решая систем)’ (6.75), (6.76), получим
-1 |
1 = |
(6.77) |
А. А. |
10 |
Ю |
10 |
^n-1 n—
+ …+
^„.п-г-ЛгА
Рп. |
Л = |
(6.78) |
"10 |
Р _ ^П. р р _ р
^"21^10
Легко заметить, что в формулах (6.78) для Pv Р,,…, Рп коэффициенты при Р() есть слагаемые, стоящие после единицы в формуле (6.77). Числители этих коэффициентов представляют произведение всех ин — тенеивностей, стоящих у стрелок, ведущих слева направо до данного состояния Sk(k = 1, 2, …, п), а знаменатели — произведение всех интен- сивностей, стоящих у стрелок, ведущих справа налево до состояния Sy