新冠肺炎疫情數學拐點與大家常說的拐點不同:數學上的拐點已過!

當大家探討肺炎疫情時,一個非常高頻的用詞就是‘’拐點‘’,非常關注拐點什麼時候到來。顯然,大家常說的拐點就是疫情發展的轉折點,拐點出現,意味著峰值出現,意味著疫情已被控制,對疫情的作戰由戰略防禦開始轉向戰略進攻。

但數學意義上的拐點和大家常說的拐點有較大的不同,我就不說拐點定義了,因為沒必要,在這裡我以本次肺炎疫情發展的趨勢為例,來說明一下什麼是數學上的拐點,以及它代表的意義,還有大家常說的拐點什麼時候到來。

新冠肺炎疫情數學拐點與大家常說的拐點不同:數學上的拐點已過!

上圖是一個表示增長的曲線,它可以描繪一場疫情感染的人數隨時間發展的情況。曲線中間被圈起來的那個點就是數學意義上的拐點,依據是什麼呢?因為拐點的增長率最高。怎麼斷定此處的增長率最高呢?決不是因為位置在中間,而是將此曲線對應的函數求導數即可。導數在高中數學中略有涉及,在高等數學中它是最基本的知識。求得的導數在圖中那個點處代表什麼呢,也就是增長率(斜率),即增長率(斜率)最大的點就是拐點,表示感染人數的增長率經過拐點後逐漸下降。舉個例子,在將近拐點的某點增長率是0.7,拐點處的增長率是0.8,過了拐點處的某點的增長率是0.7,也就是說,過了拐點雖然感染人數也在增長,但增速開始下降。

新冠肺炎疫情數學拐點與大家常說的拐點不同:數學上的拐點已過!

而大家平時所說的‘’拐點‘’即感染人數的最高點(峰值),不嚴格來講,相當於數學上的‘’駐點‘’。以前文學中沒有用拐點這個詞的,估計是以前哪個玩文學的哥兒或姐兒,瞭解到數學上有拐點一詞,但又不知其真正含義,所以就從感覺出發,理解成自己容易理解的那個意思用於文章表達,文學上用個‘’新詞‘’是具有傳染性的,從此以訛傳訛就約定俗成了。還比如說‘’變異‘’也是高頻詞之一,變異是生物學上的名詞,本義是上代和下代在特徵上的所有不同(粗略來講),本是中性詞,含義也非常廣泛的,但是被新聞和段子用上後,變成了貶義詞,代表著不好甚至是邪惡或變態。文學寫手們有時會借用理科上的名詞來描繪什麼,這本沒什麼不妥,但跟著感覺走隨意濫用,更加深了科學與文學之間的鴻溝。

新冠肺炎疫情數學拐點與大家常說的拐點不同:數學上的拐點已過!

對於本次新冠肺炎疫情,數學意義上的拐點早已經過了,那麼大家平時所理解的拐點什麼時候到呢?關於這個問題筆者在以前的文章(在百度上搜‘’深巷的傳說‘’進入裡面見2月8日的文章)中,運用數學方法進行了預測,到現在觀點仍然不變,即本月19日左右(前後誤差各不超過兩天)出現‘’拐點‘’。2月11日,鍾南山院士也預測拐點將會在本月中下旬出現。筆者的那篇文章是以‘’每天現有疑似病例‘’的數據為參考的,但是湖北省在9~11日下空前力度排查疑似病例,而且現在在通報疫情時多了一項‘’現有臨診斷病診病例‘’,既不算確診,也不算疑似,所以作為數據跟蹤研究,應變換樣本,可參考的數據變為每日確診累計、每日疑似新增、每日確診新增,再次根據這些數據,運用‘’邏輯斯蒂(logistic)迴歸‘’方法進行推算,初步估計拐點到來時最高確診人數累計會超過七萬。怎麼判斷拐點來臨?有兩個指標可供觀察:指標一,累計確診人數雖然還在增加,但基本上是後兩位在變動,且每日新增確診穩定遞減;指標二,當日現有(不是累計)確診病例總人數不再增加,這是因為每日治癒出院人數超過了每日新增確診人數導致的。

總之,數學上的拐點已過一週多了,而大家約定俗成所認為的那個‘’拐點‘’也快要來臨,讓我們做好自己的事,同時為湖北加油,共同迎接這個偉大的轉折!


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