指数与对数函数
指数增长
假设一群细菌每小时翻一倍。一小时后是原来的两倍,两小时后是四倍,三小时后是八倍。增量越来越大,因为每个新数量都是一个已经更大的数量的某个百分比。这就是指数增长:按每单位时间固定的百分比(或倍数)增长,而不是固定的数量。
我们用 f(t) = a · b^t 来建模,其中 a 是初始量,b 是增长因子(b > 1),t 计量时间单位。例如每年增长 5%,就意味着 b = 1.05,于是每年数量都乘以 1.05。早期看似缓慢的阶段可能掩藏着爆炸式的未来——这正是指数增长常常令人意外的原因。
了解它与线性增长的区别很有帮助:线性增长每一步加上相同的量(一条直线)。指数增长是相乘,所以它最终总会超过任何线性模式。现实中的量不可能永远指数增长——食物、空间或金钱终会耗尽——因此这类模型只在资源实际上无限时才成立。
一个 10,000 人的城镇每年增长 3%:P(t) = 10000 · 1.03^t。10 年后 P(10) = 10000 · 1.03^10 ≈ 13,439——增加约 34%,而不是 30%,因为增长是复利累积的。
复利累积使十年的总量超过年增长率的十倍。
另见