C omputer Engineering and Applications 计算机工程与应用
2013,49(15)
著名的 Lotka-Volterra 系统在种群动力学理论中具有
非常重要的地位,它是 1926 年由 A.J.Lotka 和 V.Volterra 两
名数学生态学先驱提出的。在过去的几十年里,经典 的
Lotka-Volter ra 模型在生态学理 论的研究中占有非常重要
的地位,已被广泛关注。以后的许多学者在对其进行不断
改进、发展 和完 善的 基础 上给 出了 许多 更切 合实 际的 模
型,并得到了这些模型的许多重要的相关结论。由于种群
间捕食关系的普遍存在,捕食- 食饵模型更加受到国内外学
者的广泛关注。研究中有的利用极大值原理、上下解方法
及全局分歧理论得出了平衡态共存解的存在性、唯一性及
其稳定性;有的利用分歧理论、线性特征值扰动理论、稳定
性理论得到了带有保护区的捕食食饵模型平衡解的分歧
及稳定性等等。在此基础上,一些研究者发现了捕食者具
有休眠的这一重要特性并且给出了捕食者具有休眠特性
的最低限度模型等,具体内容详见参考文献[1-10]。对于
空间分布不均匀的情况有相应的模型:
ì
í
î
ï
ï
ï
ï
ï
ï
ï
ï
¶p
¶t
= εDp + r(1 -
p
k
) p - f ( p)z
1
x Î Ωt > 0
¶z
1
¶t
= DDz
1
+ k
1
g( p) f ( p)z
1
+ αz
2
- d
1
z
1
x Î Ωt > 0
¶z
2
¶t
= k
2
(1 - g( p)) f ( p)z
1
- αz
2
- d
2
z
2
x Î Ωt > 0
其中,
p z
1
表示食饵和捕食者的密度,
z
2
表示能产生休眠卵
的捕食者的密度,
rk
表示在没有捕食者的情况下的食饵
的固有生长率和生存能力,
f ( p) = cp/(1 + chp)
为 Holling II
函数,
k
1
k
2
分别表示捕食者处于活动状态的生长率和处于
休眠状态的生长率,
d
1
d
2
分别表示捕食者处于活动状态
的死亡率和处于休眠状态的死亡率,
α
表示孵化率,捕食
者是否进入休眠状态由函数
g( p)
控制。
本文主要研究休眠卵不孵化(即
α = 0
)的情况。
令 u = p v = z
1
a =
r
ε
b =
r
kε
m = chd =
d
1
D
e =
k
1
c
D
。取
Dirichlet 边界,其相应的平衡态问题为:
ì
í
î
ï
ï
ï
ï
-Du = au - bu
2
-
cuv
1 + mu
x Î Ω
-Dv = -dv +
euv
1 + mu
g(u)x Î Ω
u = v = 0 x Î ¶Ω
(1)
研究式(1)发自半平凡解的整体分歧。
1 预备知识
记 C
1
(Ω
ˉ
|| × ||) 是 常用 的 BanachS pace,C
1
B
={u Î C
1
(Ω
ˉ
):
u = 0 u Î ¶Ω}
X = C
1
B
´ C
1
B
。
考虑特征值问题:
{
Dϕ + λq(x)ϕ = 0x Î Ω
ϕ = 0 x Î ¶Ω
(2)
其中
q(x)Î C(Ω
ˉ
)q(x) > 0
,则式(2)所有的特征值有下列关
系:
0 < λ
1
(q) < λ
2
(q) < L,λ
1
(q)
为主特征值,若
p(x) > q(x) > 0
,
一类捕食-食饵模型平衡解的整体分歧
权利娜
QUAN Lina
陕西学前师范学院,西安 710061
Shaanxi Xueqian Norm al University, Xi’an 710061, China
QUAN L ina. Global bifurcation of positive steady-state so lution for a kind of predator-prey model. Computer Engineering
and Applications, 2013, 49(15):56-59.
Abstract:The global bifurcation of a positive steady-state solution for a kind of predator-prey model is investigated by the methods
of spectral analysis and bifurcation theory. The bifurcation at the positive steady-state solution(θ,0)is acquired by treating d as a
bifurcation parameter. Some sufficient conditions for the existence of positiv e solution are given.
Key words:predator-prey model; global bifurcation; steady-state solution; bifurcation th eory; spectral analysis
摘 要:利用分歧理论和谱分析的方法研究了一类捕食-食饵模型平衡解的整体分歧,得到了在以
d
为分歧参数的条件下,
系统在半平凡解
(θ0)
附近出现分歧现象,得到了该模型正解存在的充分条件。
关键词:捕食-食饵模型;整体分歧;平衡解;分歧理论;谱分析
文献标志码:A 中图分类号:O175.26 doi:10.3778/j.issn.1002-8331.1111-0487
基金项目:陕西学前师范学院科研基金项目(No.2012KJ041)。
作者简介:权利娜(1978—),女,讲师,研究方向:反应扩散方程及其应用。
收稿日期:2011-11-25 修回日期:2012-05-28 文章编号:100 2-8331(2013)15- 0056-04
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