《上海交通大學(xué)》2009年博士論文
本文關(guān)鍵詞:幾類隨機(jī)生態(tài)數(shù)學(xué)模型解的定性研究,,由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
《上海交通大學(xué)》 2009年
幾類生物數(shù)學(xué)模型的動(dòng)力學(xué)研究
楊瑜
【摘要】: 本文考慮了生態(tài)學(xué)和醫(yī)學(xué)中幾個(gè)經(jīng)典數(shù)學(xué)模型的改進(jìn)和推廣,利用微分方程定性理論,分支理論和泛函微分方程理論,研究其動(dòng)力學(xué)行為,如系統(tǒng)的持續(xù)生存性,平衡點(diǎn)的穩(wěn)定性,周期解的存在性和穩(wěn)定性,并探討了系統(tǒng)中參數(shù)對其動(dòng)力學(xué)行為的影響,為解釋、預(yù)測和控制生態(tài)學(xué)和醫(yī)學(xué)中的一些現(xiàn)象提供相應(yīng)的理論依據(jù).具體地,本文做了以下工作: 一、由于傳染病傳播途徑和方式的復(fù)雜性,實(shí)際中很難準(zhǔn)確描述接觸率和發(fā)生率以及處于疾病潛伏期的人群數(shù)量,在文獻(xiàn)[112]工作的基礎(chǔ)上,我們考慮具有更一般的非線性發(fā)生率的SIRS傳染病模型,并引進(jìn)時(shí)滯來刻畫疾病潛伏期.對此模型進(jìn)行全參數(shù)定性分析,給出疾病傳播的關(guān)鍵參數(shù)基本再生數(shù)的表達(dá)式,發(fā)現(xiàn)基本再生數(shù)小于1時(shí),無病平衡點(diǎn)是全局漸近穩(wěn)定的,但基本再生數(shù)大于1時(shí),其動(dòng)力學(xué)行為依賴于時(shí)滯量和非線性發(fā)生率中一個(gè)參數(shù),當(dāng)這些參數(shù)取某些值時(shí),唯一的有病平衡點(diǎn)在相空間內(nèi)部全局漸近穩(wěn)定,而取另一些參數(shù)時(shí),唯一的有病平衡點(diǎn)不穩(wěn)定,出現(xiàn)患病人數(shù)的周期震蕩現(xiàn)象,并從理論上證明了Hopf分支的存在性,推廣了文獻(xiàn)[112]的工作. 二、我們在文獻(xiàn)[57]工作的基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究了一類具有時(shí)滯的HIV-1感染模型的一致持續(xù)生存性和地方病平衡點(diǎn)的全局漸近穩(wěn)定性,并給出了該模型是一致持續(xù)生存的充要條件和地方病平衡點(diǎn)是全局漸近穩(wěn)定的充分條件,進(jìn)一步完善了文獻(xiàn)[57]中的結(jié)果. 三、不同階段的血吸蟲的發(fā)育時(shí)間對血吸蟲的傳播是非常重要的.我們把終宿主群體和釘螺群體分成兩類:易感染者和感染者.同時(shí)把不同階段的血吸蟲的發(fā)育時(shí)間引入到經(jīng)典的Barbour模型中,考慮了一個(gè)更一般的數(shù)學(xué)模型,即含有四個(gè)時(shí)滯的四維模型.我們給出了該模型基本再生數(shù)的表達(dá)式,并利用模型的不變流形將其化為平面系統(tǒng).當(dāng)系統(tǒng)不含時(shí)滯時(shí),我們給出了平衡點(diǎn)是全局漸近穩(wěn)定的充分條件.當(dāng)基本再生數(shù)大于1時(shí),我們發(fā)現(xiàn)其動(dòng)力學(xué)行為依賴于時(shí)滯量,當(dāng)時(shí)滯超過某個(gè)臨界值時(shí),唯一的地方病平衡點(diǎn)由穩(wěn)定變?yōu)椴环(wěn)定,產(chǎn)生Hopf分支. 四、首先我們討論了一類具有離散和分布時(shí)滯的捕食-食餌模型,給出了正平衡點(diǎn)的漸近穩(wěn)定性和該模型產(chǎn)生Hopf分支的條件.然后,我們在經(jīng)典的Lotka-Volterra捕食-食餌模型的基礎(chǔ)上將年齡結(jié)構(gòu)引入到捕食種群中且適合Mckendrick-Foerster方程,從而使模型更符合實(shí)際.將該模型化為含時(shí)滯的系統(tǒng),我們給出了該系統(tǒng)解的正不變性、有界性并得到了其邊界平衡點(diǎn)全局漸近穩(wěn)定的充分條件.我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)時(shí)滯逐漸增大到某個(gè)臨界值時(shí)該正平衡點(diǎn)將失去穩(wěn)定性,產(chǎn)生Hopf分支并給出了具體公式來判斷由Hopf分支產(chǎn)生的周期解的穩(wěn)定性和分支方向.最后,我們討論了一類更符合實(shí)際且具有更一般功能反應(yīng)函數(shù)的非自治捕食-食餌模型,給出了該模型至少存在一個(gè)正周期解的充分條件.
【關(guān)鍵詞】:
【學(xué)位授予單位】:上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【學(xué)位授予年份】:2009
【分類號(hào)】:O175
【目錄】:
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【引證文獻(xiàn)】
中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條
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【參考文獻(xiàn)】
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【共引文獻(xiàn)】
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中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條
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中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條
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【同被引文獻(xiàn)】
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5 江明輝;隨機(jī)時(shí)滯動(dòng)力系統(tǒng)的漸近行為及控制研究[D];華中科技大學(xué);2005年
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7 張?zhí)?幾類傳染病動(dòng)力學(xué)模型研究[D];新疆大學(xué);2008年
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中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條
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【相似文獻(xiàn)】
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5 于佳佳;隨機(jī)傳染病模型的漸近性態(tài)[D];東北師范大學(xué);2010年
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7 丁德瓊;兩類傳染病模型的數(shù)值解及全局穩(wěn)定性[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2011年
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10 劉希霞;兩類傳染病動(dòng)力學(xué)模型的穩(wěn)定性研究[D];中北大學(xué);2013年
本文關(guān)鍵詞:幾類隨機(jī)生態(tài)數(shù)學(xué)模型解的定性研究,由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
本文編號(hào):116315
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