一类退化交错扩散方程组带内边界层行波解的存在性

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本文主要有两部分组成:第一部分是本文的主要部分.该部分我们考虑了下面一类带交错扩散项的退化生物模型,研究了其带内边界层且具有快慢结构的行波解的存在性.对方程组其中,u,v表示两种生物种群的密度,非齐次项f,g的一般形式为:其平衡态(u-,v-)和(u+,v+)满足此模型包括两个重要的特例:竞争模型和捕食模型其中系数ai,bi,ci,ei均为正常数.我们利用基于隐函数定理的奇异摄动方法并借助中心流形定理,证明了当S(β*)≡(?)2sf(s,β*)ds>0时,系统(1)存在连接两平衡态P-(u-,v-)和P+=(u+,v+)的带内边界层的行波解,其波速为c(ε)ε.从而把[23]中无交错扩散项的结果推广到了有交错扩散项的情况.这里我们限制波速c使c=O(ε),故可用εc(c=O(1))来代替c.设(u(z,ε),u(z,ε)),z=x-ct为系统(1)的连接两平衡态P-和P+的波速为cε的行波解,则(u,v)满足边界条件这里’代表(?).本部分的主要结果:定理1假设非奇次项f,g满足引言中给出的条件(A.1)-(A.4),则对充分小的ε>0,系统(1)存在波速为c(ε)ε的连接两平衡态P-和P-+的带内边界层的行波解(u(z,ε),u(z,ε)),且对小正数ρ>0,(u(z,ε),v(z,ε))满足这里,u0+(z,β*),u0-(z,β*),v0(z,β*)为慢尺度下问题(4),(5)的逼近解.y+((?),β*),y-((?),β*)为快尺度下问题(4),(5)的逼近解.第二部分研究了两类反应扩散方程行波解的代数衰减性.第一,对下列退化Fisher方程这里,p>1为正数.对上述退化Fisher方程已有结果表明:存在c*(p)>0,当且仅当c≥c*(p)时,其存在连接两平衡点u=0和u=1的行波解u(z),z=x-ct.本部分中,我们用中心流形定理简明而严格地证明了当c>c*,z→+∞时,其行波解的代数衰减性.得到如下定理:定理2退化Fisher方程(6)的连接两平衡点u=0和u=1的行波解在非临界波速即c>c*时,在z→+∞处是以代数率(?)衰减的.第二,对下述粘性平衡律方程其中ε>0为粘性参数.我们假设f,g∈C~2(R)且f"在R的任何有界区间上是有界的,及考虑其连接两平衡点u=0和u=1的行波解在z→+∞且c为非临界波速时的代数衰减性,并给出具体的代数衰减率.得到如下定理:定理3对粘性平衡律方程(7),当f,g满足上述条件时,其连接两平衡点u=0和u=1的行波解在非临界波速时,在z→+∞处是以代数率(?)衰减的.进而,如果g满足g(k-1)(0)=0,gk(0)≠0,k>1为整数,则该行波解是以代数率(?)衰减的.
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