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Lotka-Volterra 竞争模型全局解的存在性

2021-01-03武瑞丽李军燕钱小瑞

四川师范大学学报(自然科学版) 2021年1期
关键词:物种定义模型

武瑞丽, 李军燕, 钱小瑞

(四川大学 锦城学院,四川 成都611731)

Lotka-Volterra 竞争模型是S -K -T 生物模型的退化形式.S-K-T生物模型最早是由生物学家Shigesada等[1]于1979 年提出的,他们为了研究2 种相互竞争的物种在种群内部和种群间繁殖压力下的空间分布情况,给出了一个竞争模型,该模型(S-K-T)具有如下形式

其中,u和v为2 种相互竞争生物物种A 与物种B的种群密度,Ω⊆R2为有界光滑区域,代表2种物种的生存区域,系统参数ai、bi、ci和di(i=1,2)均为正常数,d1、d2分别表示物种A和B 的随机扩散率,a1、a2分别表示物种A和B的固有增长率,b1、c2分别表示物种A和B 的种群内部竞争系数,c1、b2分别表示物种A和B的种群间的竞争系数,ρ11、ρ22分别表示2 物种种群内部的自扩散率,ρ12、ρ21表示物种A和B的交叉扩散率,即2 种物种之间的繁殖压力强弱.齐次Neumann边界条件代表物种在区域Ω的边界处与外界无交换,n为单位外法向量.

近来,人们对带交叉扩散项和自扩散项的S -K-T模型(1)进行了广泛且深入的研究.在一定的初边值条件下,文献[2 -3]得到模型(1)的解是局部存在的,即当初始值φ(x),ψ(x)∈W1,p(Ω)(1≤p <∞),对T=ε 时,问题(1)存在局部解.随后,文献[4 -5]考虑了问题(1)在一维空间中整体解的存在和唯一性.进一步地,文献[6]证明了在任意n维空间中模型(1)的正平衡解的存在性.此外,文献[7]证明了当ρ11=ρ22=0 时,问题(1)存在全局解.

当不考虑自扩散项和交叉扩散项的情况时,即当ρ11=ρ12=ρ21=ρ22=0 时,模型(1)退化为经典的Lotka-Volterra竞争模型

模型(2)已经被许多学者所研究,文献[8]证明了问题(2)不存在非常数的正稳态解,且当t→∞时,问题(2)的非负解会趋近于常值稳态解.进一……

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