一階建模與定性分析
倍增時間
當某物呈指數增長——複利下的儲蓄、爆紅影片的觀看次數、年輕的族群——描述它速度最直觀的方式,不是抽象的增長率,而是一個生動的問題:多久會翻倍?那段時間就是倍增時間,它是衰減世界中半衰期的增長雙胞胎。
對指數增長 y(t) = y0 e^(kt)(k > 0),倍增時間 T_d 是 y 達到 2 y0 之時。令 e^(k T_d) = 2 並取對數,得 k · T_d = ln 2,故 T_d = (ln 2)/k ≈ 0.693/k。與半衰期一樣,它與起始量無關:翻倍所需的時間總是相同,無論是從 100 到 200,還是從一百萬到兩百萬。對百分比增長有個方便的心算捷徑「70 法則」(或 72):以年計的倍增時間約為 70 除以百分比增長率,因為 ln 2 ≈ 0.70。
倍增時間讓指數增長變得可觸可感,是金融、人口學與流行病學的標準通貨——疫情早期,病例數的倍增時間就是頭條數字。它也讓指數增長令人警覺的威力變得具體:穩定的年增 7%,僅十年便翻倍、二十年翻四倍、一生之內超過百倍。讓它易於引用的那份恆定,正是讓不受控的指數增長如此爆炸性的原因。
一筆以年增 7% 增長的投資,連續增長率 k ≈ 0.07,故倍增時間 T_d = (ln 2)/0.07 ≈ 9.9 年——與 70 法則相符:70/7 = 10 年。
T_d = (ln 2)/k,與起始量無關——半衰期在增長中的對應。
固定的倍增時間只是指數增長的特徵。一旦增長隨承載力放緩(邏輯斯諦),「翻倍所需時間」便隨每次翻倍而拉長,不再固定。
又称
另见