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脉冲微分方程在种群生态学中的一些应用

作　者: 何德材
导　师: 黄文韬
学　校: 桂林电子科技大学
专　业: 应用数学
关键词: 功能反应极限环脉冲比较定理持续生存混沌
分类号: O175
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 34次
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内容摘要

种群动力学中的许多现象和人为的干扰因素都可以用脉冲来描述.本文以脉冲微分方程为基础,建立和研究了在固定时刻喷洒杀虫剂和释放天敌的害虫治理模型、脉冲收获与放养模型、染污环境下周期排放毒素的捕食者–食饵模型.结合连续动力系统,脉冲动力系统的相关理论系统地分析了所提出的各个模型,并用数值模拟的方法研究了模型的复杂动力学行为.全文共由六章构成.第一章,对捕食-食饵生物系统定性分析问题以及脉冲动力系统在生物数学方面的应用等问题的历史背景和研究现状进行了综述,对本文所做工作作了简单的介绍,并给出本文所要涉及内容的预备知识.第二章,对一类具HollingⅢ类功能反应模型的平衡点、极限环的存在性以及唯一性进行研究.通过计算推理与理论证明,分析了中心焦点的阶数以及稳定性.给出了极限环不存在、极限环存在和唯一性的各种条件.第三章,基于IBM策略,建立了两类具类功能反应和一个固定时刻脉冲,捕食者间存在相互干扰的动力系统,并利用脉冲微分方程的Floquet理论、比较定理及微小扰动法对这两个系统进行研究。对于具有HollingⅡ类功能反应的系统,得到了系统灭绝和持续生存的充分条件,并给出了临界投放值pmax,通过数值模拟验证了结论的正确性。对于具有HollingⅣ类功能反应的系统,也得到了系统灭绝和持续生存的充分条件,通过数值模拟,发现该系统具有丰富的动力学性质,随着投放量p的增加,系统出现拟周期振荡、倍周期分支、混沌、半周期分支,对称破裂分支等复杂的动力学性质,最后通过对比,说明了害虫综合治理的有效性.第四章,我们建立了一类在两个不同的固定时刻分别收获与放养的具有HollingⅡ类功能反应和相互干扰的捕食者–食饵脉冲动力系统,并由脉冲微分方程的Floquet理论和比较定理,得到了系统灭绝和持续生存的充分条件.第五章,研究了一个在污染环境中的捕食者–食饵模型,该模型考虑外界污染源在固定时刻排放毒素,利用函数积分均值的研究方法,得出了两种群永久生存与灭绝的阈值.第六章,就全文进行了总结,并就研究中还没有彻底解决的问题进行了说明.

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章引言及预备知识  8-17
  1.1 引言  8-10
  1.2 种群生态学的相关知识  10-11
  1.3 常微分方程的相关知识  11-13
  1.4 脉冲微分方程的相关知识  13-15
  1.5 环境污染下的种群生态相关知识  15-17
第二章一类具Holling Ⅲ型功能反应类模型的定性分析  17-27
  2.1 生物背景  17
  2.2 模型的建立  17-18
  2.3 平衡点性态分析  18-21
  2.4 极限环的不存在性  21-22
  2.5 极限环的存在性与唯一性  22-23
  2.6 数值模拟  23-27
第三章两类具能反应和一次脉冲扰动的生物系统的定性分析  27-41
  3.1 一类具Holling Ⅱ型功能反应和一次脉冲扰动的生物系统的定性分析  27-32
    3.1.1 引言  27
    3.1.2 主要结论  27-31
    3.1.3 数值模拟  31
    3.1.4 结论分析  31-32
  3.2 一类具Holling Ⅳ型功能反应和一次脉冲扰动的生物系统的定性分析  32-41
    3.2.1 生物背景  32
    3.2.2 主要结论  32-35
    3.2.3 数值模拟  35-39
    3.2.4 分析讨论  39-41
第四章一类相互干扰的捕食者－食饵系统基于脉冲扰动下的动力学分析  41-50
  4.1 前言  41-42
  4.2 主要结论  42-45
  4.3 数值模拟  45-49
  4.4 结论分析  49-50
第五章污染环境中一类具Holling Ⅳ型功能反应的捕食者–食饵系统的持续性分析  50-57
  5.1 引言  50-51
  5.2 种群的灭绝与持续生存  51-54
  5.3 数值模拟  54-56
  5.4 生物结论和讨论  56-57
第六章总结与展望  57-58
参考文献  58-64
致谢  64-65
作者在攻读硕士期间的主要研究成果  65

脉冲微分方程在种群生态学中的一些应用

内容摘要

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