基于扩散的多种群捕食系统渐近行为分析

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本文主要运用比较原理, Lyapunov函数方法,以及重合度理论中的延拓定理,中心流形定理和规范型理论对基于扩散的捕食系统渐近行为进行了研究,包括系统的一致持久性,周期解的存在性和全局稳定性,正平衡点的稳定性以及Hopf分叉现象,并分析了脉冲、时滞对系统动力学行为的影响,并进行了数值仿真.全文共分五章:  第一章是绪论部分,主要介绍了国内外基于扩散的捕食系统的研究现状,回顾了种群动力学的发展历程,以及介绍了本文的主要研究工作.  第二章选取了一个基于非线性扩散的具有 n个斑块非自治捕食系统作为研究对象,利用比较原理研究了系统的一致持久性,通过 Schauder’s不动点理论研究了系统正周期解的存在性,最后通过构造一个合适的Lyapunov函数得到了系统正周期解是全局渐近稳定的充分条件,并对所得结果进行了相应地生态学解释,进一步推广了现有的非线性扩散系统的结论.  第三章选取了一个基于线性扩散的具有脉冲效应和Holling-Ⅱ功能的捕食系统作为研究对象,运用重合度理论中的延拓定理得到了系统存在正周期解的充分条件,并在一致持久性的基础上,通过 Lyapunov函数的方法研究了该系统周期解的全局渐近稳定性.最后通过一个数值实例验证了本章所得结论的正确性.本章模型在扩散的基础上考虑了脉冲和时滞,使得本模型更具有一般性,与实际更相符.本章所得的结论可为生态学决策提供一定的理论依据和参考价值.  第四章考虑了一个基于扩散的具有两个时滞的捕食系统,研究了系统正平衡点的存在性,并通过分析该系统的特征方程根的分布情况,研究了该系统正平衡点的稳定性,得到了系统出现 Hopf分叉现象的充分条件.运用中心流形定理和规范型理论给出了决定系统分叉周期解稳定性和Hopf分叉方向的计算方法.最后,仿真实例说明了该系统的动力学行为对时滞的敏感性.所得结论更具有一般性.  第五章主要是对全文的工作进行一个全面的总结,并指出了需要进一步深入研究的内容,以待今后继续探讨.
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