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具有时滞和Smith增长的反应扩散捕食—食饵系统的Hopf分支

2021-11-06蒋和平方辉平丁文国

黄山学院学报 2021年5期
关键词:系统研究

蒋和平,方辉平,丁文国

(黄山学院 数学与统计学院,安徽 黄山 245041)

关键字:时滞;Smith增长;捕食-食饵系统;Hopf分支

1 引言

May[1]研究了带Holling 型功能反应函数的捕食-食饵系统[2],为了更好地描述物种间的生态交互作用,Tanner[3]和Wollkind et.al.[4]给出了一些更合适的捕食-食饵系统去描述生态问题。

时滞普遍在自然界中存在,比如,工程技术中的时滞反馈、生物系统中的成熟期和哺乳期等。时滞会导致系统的动力学行为更加复杂[5]。于是很多学者对时滞微分系统进行了详细地研究。反应扩散系统会出现丰富的斑图动力学行为,近些年有很多文献研究了相关理论问题,获得了很多很好的结果[6]。时滞反应扩散系统的动力学问题也有很多学者进行研究[7-9]。

陈等人[3]研究了具有时滞反应扩散Leslie-Gower捕食-食饵系统的Hopf分支问题

这里u(x,t),v(x,t)分别表示t时刻的食饵和捕食的种群密度,d1,d2分别表u,v的扩散系数,c,β,δ,η分别表示种群的规模、捕获率、捕食者的增长率、猎物转化为捕食者的生物量,τ1,τ2表示时滞量。

在文献[3,10,11]的基础上,继续研究具有时滞和Smith 增长的反应扩散捕食-食饵系统的Hopf 分支问题。

下面,主要从以下几部分研究:首先,考虑系统(1)的正平衡点和Hopf 分支存在性,然后利用中心流形与规范性理论研究Hopf 分支的分支方向和稳定性,最后,通过数学软件MATLAB进行数值模拟,论证和丰富系统(1)的动力学行为。

2 稳定性分析

关于时滞引起系统(1)在正平衡点E*(u*,v*)附近的动力学行为,这里

根据上述引理和偏泛函微分方程理论,可以得到如下结果。……

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