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含白噪声的随机糖酵解化学反应模型的动力学行为

2021-01-13李丹彤

东北师大学报(自然科学版) 2020年4期
关键词:模型系统

李丹彤,杨 颖

(长春师范大学数学学院,吉林 长春 130000)

1 预备知识

糖酵解是一种通过代谢过程将葡萄糖转化为丙酮酸的生化反应,是活细胞利用葡萄糖获得能量的方法.文献[1]给出了一个基本模型,它可以通过以下两个耦合的一阶微分方程[2]来表示:

(1)

其中:x和y分别表示二磷酸腺苷(ADP)和磷酸果糖(F6P)的浓度;参数(α,β)非负.方程(1)为无量纲化之后的形式,容易看出P(β,β/(α+β2))是系统(1)的唯一正平衡点.如果适当选择参数α和β,系统(1)存在一个稳定的极限环[3].此外,有关糖酵解数学模型的细节可见文献[4-6].文献[7-9]扩展了对于糖酵解模型的分支分析和定性性质的研究.文献[10]构造了一个非标准差分形式,利用离散时间模型的极限环行为证明了解的正性.文献[11]讨论了离散时间模型的定性行为、分岔分析和混沌控制.

本文旨在研究随机糖酵解模型的动力学行为.最近通过研究一些随机化学反应模型得到了它们的遍历性[12-14].显然,生化反应模型不可避免地会受到环境白噪声的影响.反应中的催化剂、溶剂、温度等因素都会对反应过程产生影响,因此在化学反应中考虑随机扰动是合理的.现将确定性糖酵解模型(1)加入白噪声系统扰动,将其转化为伊藤随机微分方程:

(2)

首先给出一些常用的记号和公式.在本文中,令

除非另行说明,总假设(Ω,F,{Ft}t≥0,P)为满足通常条件(右连续且F0包含所有的零测集)的带有域流{Ft}t≥0的完全概率空间.下面考虑给定初始值x(t0)=x0∈R+的d维随机微分方程:

dx(t)=f(x(t),t)dt+g(x(t),t)dB(t),t>t0.

(3)

LV(x,t)=Vt(x,t)+Vx(x,t)f(x,t)+1/2trace[gT(x,t)Vxx(x,t)g(x,t)].

dV(x(t),t)=LV(x(t),t)dt+Vx(x(t),t)g(x(t),t)dB(t).

2 正解的存在唯一性

首先……

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