离散及反应-扩散生物动力系统的研究.doc

应用数学专业毕业论文[精品论文] 离散及反应-扩散生物动力系统的研究
关键词:离散生物动力系统传染病模型数值模拟斑图结构
摘要:本文主要对离散生物动力系统和连续空间传染病模型进行了研究。具体内容安排如下: 第二章,研究了一类具有Beddington-DeAndelis功能性反应和捕食者互相残杀项的非自治离散捕食系统,利用Mawhin重合度理论获得了这类系统正周期解存在的充分性判据,并通过构造Lyapunov函数得到了正周期解全局稳定的充分条件。第三章,首先给出了一带非线性发生率的离散传染病模型,利用数学分析和数值模拟,研究了模型的跨临界分支、Hopf分支和倍周期分支。进一步,通过计算最大Lyapunov指数验证了动力学行为的复杂性。而且相应的数值模拟,显示了模型会产生复杂的分支和混沌现象。第四章,对一带有易感者交叉扩散的空间传染病模型进行了研究。图灵理论显示,当自身扩散系数相同时,不会产生图灵斑图。但加入交叉扩散时,系统会产生复杂的空间结构,包括有点状斑图,条状斑图以及点状和条状共存的斑图结构。我们的结果还显示,自身扩散和交叉扩散的相互作用可以看作是传染病中产生复杂空间动力学的机制。第五章,在一般的传染病空间模型中,特别考虑了人群的定向移动,即加入迁移项,给出具体的数学模型。而在以前的研究中(Sun et al2007 . Mech. P11011),我们仅在模型中加入扩散项,而且得到的是静止的图灵斑图。现在通过数学分析和数值模拟,得到迁移会诱导空间产生移动斑图这一结论。这个结果很好的拓展了传染病中斑图的发现,而且验证了现实中收集的传染病数据。
正文内容
本文主要对离散生物动力系统和连续空间传染病模型进行了研究。具体内容安排如下: 第二章,研究了一类具有Beddington-DeAndelis功能性反应和捕食者互相残杀项的非自治离散捕食系统,利用Mawhin重合度理论获得了这类系统正周期解存在的充分性判据,并通过构造Lyapunov函数得到了正周期解全局稳定的充分条件。第三章,首先给出了一带非线性发生率的离散传染病模型,利用数学分析和数值模拟,研究了模型的跨临界分支、Hopf分支和倍周期分支。进一步,通过计算最大Lyapunov指数验证了动力学行为的复杂性。而且相应的数值模拟,显示了模型会产生复杂的分支和混沌现象。第四章,对一带有易感者交叉扩散的空间传染病模型进行了研究。图灵理论显示,当自身扩散系数相同时,不会产生图灵斑图。但加入交叉扩散时,系统会产生复杂的空间结构,包括有点状斑图,条状斑图以及点状和条状共存的斑图结构。我们的结果还显示,自身扩散和交叉扩散的相互作用可以看作是传染病中产生复杂空间动力学的机制。第五章,在一般的传染病空间模型中,特别考虑了人群的定向移动,即加入迁移项,给出具体的数学模型。而在以前的研究中(Sun et al2007 . Mech. P11011),我们仅在模型中加入扩散项,而且得到的是静止的图灵斑图。现在通过数学分析和数值模拟,得到迁移会诱导空间产生移动斑图这一结论。这个结果很好的拓展了传染病中斑图的发现,而且验证了现实中收集的传染病数据。
本文主要对离散生物动力系统和连续空间传染病模型进行了研究。具体内容安排如下: 第二章,研究了一类具有Beddington-DeAndelis功能性反应和捕食者互相残杀项的非自治离散捕食系统,利用Mawhin重合度理论获得了这类系统正周期解存在的充分性判据,并通过构造Lyapunov函数得到了正周期解全局稳定的充分条件。第三章,首先给出了一带非线性发生率的离散传染病模型,利用数学分析和数值模拟,研究了模型的跨临界分支、Hopf分支和倍周期分支。进一步,通过计算最大Lyapunov指数验证了动力学行为的复杂性。而且相应的数值模拟,显示了模型会产生复杂的分支和混沌现象。第四章,对一带有易感者交叉扩散的空间传染病模型进行了研究。图灵理论显示,当自身扩散系数相同时,不会产生图灵斑图。但加入交叉扩散时,系统会产生复杂的空间结构,包括有点状斑图,条状斑图以及点状和条状共存的斑图结构。我们的结果还显示,自身扩散和交叉扩散的相互作用可以看作是传染病中产生复杂空间动力学的机制。第五章,在一般的传染病空间模型中,特别考虑了人群的定向移动,即加入迁移项,给出具体的数学模型。而在以前的研究中(Sun et al2007 . Mech. P11011),我们仅在模型中加入扩散项,而且得到的是静止的图灵斑图。现在通过数学分析和数值模拟,得到迁移会诱导空间产生移动斑图这一结论。这个结果很好的拓展了传染病中斑图的发现,而且验证了现实中收集的传染病数据。
本文主要对离散生物动力系统和连续空间传染病模型进行了研究。具体内容安排如下: 第二章,研究了