两个高维竞争模型的全局性态分析

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本文以竞争理论为基础,研究了多种产品竞争的产品扩散模型和具有G0mpertz增长的三种群竞争模型的定性行为。 借鉴种群动力学与传染病动力学的建模思想,建立了描述多产品在市场中竞争的数学模型,并对模型进行了全局分析。在三竞争产品扩散模型中引进抽象的接受度函数。采用前人利用Stokes公式排除空间周期解的思想,通过非线性常微分方程理论,Hurwitz定理,推广的Poincaré-Bendixson定理,得到三产品在竞争中共同发展的条件。然后,通过巧妙地构造LiapunoV函数,成功地将具有双线性接受度的三产品竞争的结果推广发展到n(n≥3)产品竞争模型中去,完成了n维系统的全局稳定性分析,通过对广告效用的分析,得到非负平衡点和正平衡点全局渐近稳定的条件,获得一个没有广告宣传的产品占有市场或被竞争淘汰的阈值,得出了相应的竞争决策。 以单种群遵循Gompenz增长规律为基础,建立了三种群相互竞争的Gompertz模型,根据种间竞争强度和种内竞争强度之间的强弱关系,详细地研究了模型的动力学行为。 应用Busenberg和vandenDriessche的思想方法,得到种间竞争全强、全弱、次全强或只有两个弱种间竞争且其参数下标循环时,三种群相互竞争的Gompenz系统中不存在周期解的条件。应用全局稳定性问题的几何方法,建立了种问竞争次全弱或两个强种问竞争参数下标循环时,正平衡点全局稳定的充分条件,利用永久持续生存理论,得到异宿环吸引或排斥的条件。借助三维不可约竞争系统中和周期轨道相关的理论,得到三种群竞争的Gompertz系统或者边界平衡点全局渐近稳定,或者边界平衡点双稳定的条件。构造适当的LiapunoV函数,利用Lasalk不变性原理、极限系统理论,证明了种间竞争参数满足某些规律时,系统边界半衡点是全局渐近稳定的。借助LiuW.M.给出的不需计算特征根就能判别Hopf分支的方法,证明了两类Hopf分支的存在。利用MatCont工具,发现,某类三种群竞争的G0mpenz系统中Hopf分支产生的极限环有可能随着参数的变化而运动到其他类中。通过数值模拟,在种间竞争的强度有两个比种内竞争弱,且弱参数下标循环的G0mpertz系统中发现了一个稳定的极限环,它是半强半弱种间竞争模型中,Hopf分支产生的极限环运动拓展来的。
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