一类带收获和时滞的生态经济模型的稳定性和Hopf分支_图文_(精)
具有收获率和Michaelis-Menten功能性反应的捕食系统的稳定性和Hopf分支

2 2 其 中 n=旦 , m r
曲阜 师 范大 学学报 (自然科 学版 )
21 0 1正
d , 孚g q 0g<0q< = 6 , ,= , , l<E1 = : <E , . :
另外 , 在种群动力学 中, 当前的状态变化及动力学行为不仅依赖于现在 的动力学行为, 而且与过去的行 为也密切相关. 因此 , 在种群问相互作用的过程 中, 时滞是不可避免 的, 有时时滞还会破坏正平衡点的稳定 性 ]为 了更 接 近现 实 , 系统 ( . ) 引入时 滞参量 , 系统 ( . ) 化为 . 在 12 中 则 12 转
A +P E A+g E)=0 () ( , (. ) 2 1
其 中
p E)= ( ( a—b qE )2 +[ q b(2一q)+2 q( 】 a2 a一6 ] +( )E b—d (d—a )b d一口 )+b 6
)=
.
当P E > ,( ) 0时, ( ) 0q E > 特征多项式 ( .) 2 1 只有负实部 的特征根 , 由定性理论知识… 知 , 平衡点 E 局部渐
d () xt … ( 1- -g l
l = +
,
() 1 . 3
其中 丁 表示捕食者的滞后效应. 0 初始条件 = , )在 Bnc 空间 { ∈ ( 一 ,] ) ) ( , , aah : C [ 丁0 ,( l ( )=( 0 ,( ) }中考虑 , 中 。0 , ( )> . 0 ( ) 0 ) 其 ( ) 0 0 本文的主要内容安排如下 : 在第 2 节中, 讨论系统 (. ) 12 的平衡点的存在性及其稳定性; 在第 3节中, 讨 论系统( . ) 12 的边界平 衡点和正平衡点的全局渐近稳定性 ; 在第 4节中, 讨论时滞系统 ( . ) 13 的平衡点 的 H p 分支 情况 . of
一类具有时滞和免疫反应的病毒感染模型的稳定性和Hopf分支

34 7
北华 大学学报 ( 自然科 学版 )
第1 2卷
要一定的时间, 机体 内的免疫系统从接受抗原( 病毒) 刺激到产生免疫细胞( C L 也需要一段时间. 如 T) 文献[ ] 4 考虑到抗原刺激产生免疫细胞 C L 需要的时间滞后效应 , Ts 得到了如下具时滞和双线性发生
一类具有时滞的生态一流行病系统的稳定性和Hopf分支

d i r e c t i o n o f bi f ur c a t i ons a nd t he s t a b i l i t y o f bi f u r c a t i ng p e r i o di c s o l u t i o ns by us i ng t h e n or ma l f or m t h e o r y a nd c e n t e r ma ni f o l d t h e o r e m. Nume r i c a l s i mu l a t i o ns a r e c a r r i e d o ut t o i l l u s t r a t e t h e t h e or e t i c a l r e s ul t s . Ke y wo r ds : pr e da t or — pr e y s y s t e m; t i me d e l a y; Hop f bi f ur c a t i o n; s t a bi l i t y
Ab s t r a c t : A pr e d a t or — pr e y s ys t e m wi t h t i me de l a y a n d d i s e a s e i n t he pr e y i s i nv e s t i g a t e d. By a n a l y — z i n g t h e c o r r e s p o nd i ng c ha r a c t e r i s t i c e qu a t i o n, t he l oc a l s t a bi l i t y o f a p o s i t i v e e q ui l i b r i um i s i n v e s —
具有时滞的生态-流行病SIS模型的稳定性和Hopf分支

V 0 I _ 3 2 N o . 2
J u n . 2 01 3
DOI : 1 0. 3 9 6 9 / J . I S S N. 1 0 0 4—6 0 2 X. 2 01 3 . 0 2 . 0 2 6
具 有 时滞 的 生 态 一流 行 病 S I S模 型 的 稳定 性 和 H o p f 分 支
其模 型 为
d X
=
2 0 0 3年 , 孙树 林 、 原 存德 考 虑 了疾 病 只 在捕 食 者
之间传播 , 染病的捕食 者会 因病死亡 , 食饵有密度制 约 的捕食 一 被 捕食 的 S I S模 型 ¨ J :
d X
=
( 口一b x)一
( 。一b x)一
警 = e X S s 一 + 6 I
E 。 和E 两个非负平衡点 , 当 ∈( 堕
,
为接触率 , 6 为恢复率 , 易感捕食者 的怀孕所需要 的 时问为 丁 ≥ 0 , 在这段时间里食饵转化为捕食者 自身
的能量 。
衡点 E 。 , E 外, 边 界平衡 点 E 也 存 在 。当 e ∈( e , c ] 时, 除了 E 。 , E 和 E 外, 正衡点 E ,出现 。
赵红妮 , 窦霁 虹 , 刘艺艺
( 西北大学 数学系 , 陕西 西安 7 1 0 1 2 7 )
摘
要: 该文考 虑一 类含 有 时滞的捕 食者 染病 的 生态一 流行病 S I S模型 , 主要 利 用特征 根 法讨论 了
平衡点的存在性及其稳定性 , 证 明了' 3 -时滞 = 0时, 正平衡 点是局部渐近稳定的, 随着时滞增加 ,
,
数, a 为食饵的内禀增长率 , b 为密度制约系数 , C 为
一类具有时滞的阶段结构捕食模型的稳定性和Hopf分支

V0 1 .ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ22 No .2
O1 3 J u n . 2
D( ) l : 1 0 . 3 9 6 9 / J . i s s n . 1 6 7 2 — 6 6 8 5 . 2 0 1 3 . 0 2 . 0 0 l
一
类 具 有 时滞 的 阶 段 结构 捕 食 模 型 的 稳 定 性 和 Ho p f 分 支
wi t h Ti me De l a y a nd S t a g e S t r u c t u r e
HU ANG Xi n g — h u a,CAO Ch e n g — t a n g,Z H OU Li n
( Li a n y u n g a n g C a mp u s 。J i a n g s u Ci t y Vo c a t i o n a l Co l l e g e ,L i a n y u n g a n g 2 2 2 0 0 6 ,Ch i n a )
捕 食者 具 有 阶段 结 构 的捕 食 模 型 , 并 分 析 了 阶 段 结
0 引 言
捕 食模 型是 研 究捕食 者 和食 饵之 间关 系 的数 学 模型, 吸 引 了很 多学 者 进 行 研 究[ 1 _ 3 ] . 一 般 的 捕 食 模
构 对捕 食模 型 的动 力学 影 响.
Ab s t r a c t :Th e s t a b i l i t y a n d Ho p f b i f u r c a t i o n o f a p r e d a t o r — p r e y mo d e l wi t h t i me d e l a y a n d s t a g e
by us i n g t he no r mal f or m t he o r y a nd c e nt e r ma ni f o l d t h e o r e m. Ke y wo r d s :t i me d e l a y;s t a ge s t r u c t u r e;H o pf bi f ur c a t i on
一类具阶段结构和比率依赖功能性反应滞后捕食模型的稳定性和Hopf分支

引
言
捕食 系统 是一 类非 常重 要 的种群 系统 。 . 在标 准 的 L o t k a . V o h e r r a捕食 系 统 中 , 常假定 人 均 捕食 率 仅 取 决 于猎 物 的数 量 . 然而 , 许 多实验 和 观察结 果 表 明 : 当捕 食者 搜 寻食物 或 与别 的种群 竞争 时 , 捕 食者 增 长 函数应 是食 饵 与捕食 者 的 比率 函数 . 在 文献 [ 4 ] 中 ,B e r e t t a和 K u a n g介 绍 了一类 具 比率 依 赖 功 能 性反
.
Bv
c o mp a is r o n a r g ume n t s,s u ic f i e n t c o nd i t i o n s a r e o b t a i n e d or f t h e g l o b a l s t a b i l i t y o f t h e b o u n d a r y e q u i l i b iu r m. Ke y wo r d s:t i me d e l a y; s t a g e s t r uc t u r e; r a t i o - d e p e n d e n c e; s t a b i l i t y; Ho p f b i f u r c a t i o n
.
i t e r a t i o n t e c h n i q u e, s u f f i c i e n t c o n d i t i o n s a r e d e iv r e d f o r t h e g l o ba l a t t r a c t i o n o f t he p o s i t i v e e q u i l i b r i u m
一类具时滞和阶段结构的捕食模型的稳定性与Hopf分支
§ 正平衡 点的稳定 性及 H p ̄支 的存在 性 2 of
本 节我 们 将 以浠量 7 - 数 , 论 糸 统() 为参 讨 2正半 衡 点 的 稳 定性 和 H p分 支 的存 在 性 . of
令 1=n11(l ) 2 0 1 2(1 ), 1 /r +6, = 01 /r +6。 雪= Cya1 = (1 ) 则系统() L /1, 1 7 +bt " , 2就变
f( n 一z) @ b£ 圣 = r( n;一l一 ) £ z z) £ ) 一 ) (
{ 2 ) z ( 一rx ( , ( =bl ) 22 ) t
) = ) ,
,
( 2 )
其 中, 1£,9() (分别表示幼体食饵 , ( 2 和 £ ) 2 ) 成体食饵和捕食者种群在 时刻t 的密度, 且捕食种群
收 稿 日期 : 0 8 1 -3 2 0 —10
基金项 目: 国家 自然科学基 金(0 7 2 9 16 10 )
通 信 作 者 , - i ta x 一0 8 6 . m E mat in h 2 0 @1 3c : o
26 8
高 校 应 用 数 学 学 报
第2 卷第3 5 期
本文将推广文献『 中的模型, 7 ] 讨论更为一般的一类具H ln 第1 类功能性反应 的捕食系统 ol g I i I
0 =1 , , 1 ) 2 ) 3 )∈ ( 丁0 R 0 , , 3 ( ( , ( , ( ) [ , ,革) 2 ) ≯ 一 】 .
本文的 目的是 以滞量r 为参数 , 对系统 () 2进行分析. 主要 内容为: 第2 中, o k 等在 在 节 以C o e 文献 『 中引入的方法为基础, 8 ] 并参考文献f , 为参数, 9 以丁 ] 讨论() 2 的稳定性及H p ̄ 支的存在性: of  ̄ 在第3 节中, 我们利用Hasr sad等【 J 1 所介绍的规范型方法 , 0 讨论 了有关() o f 2 的H p ̄支方 向, 分支 周期解的稳定性, 最后通过数值模拟验证 了所得理论结果.
一类具时滞的能源价格模型的稳定性与Hopf分支
St a b i l i t y a nd Ho p f Bi f u r c a t i o n f o r a n Ene r g y Pr i c e Mo d e l wi t h Ti me De l a y
党 的 十八 大 报 告 指 出 : “ 推 动 能 源 生 产 和 消 费
时滞 微分 方 程模 型 , 即:
一 i t P( ¨ y) d P ( t )
一
革命 , 控制能源消费总量 , 加强节能降耗 , 支 持节能 低碳产业和新能源 、 可再生能源发展 , 确保 国家能源 安全. ” 能源问题引起我 国政府 的重视. 而随着能源 需求 的高速增长 , 能源短缺 的现象越来越剧烈 , 能源 价格 的持续增长影响着我国经济 的平衡增长. 国内
V0 l _ 3 2 No . 4 De e . 2 01 3
一
类具 时滞 的 能 源 价 格 模 型 的稳 定 性 与 H o p f 分 支
殷红燕, 刘晶晶, 周 静
( 中南 民族 大学 数学与统计学学 院 , 武汉 4 3 0 0 7 4 ) 摘 要 研究 了一类具有 时滞 的能源价格模型的稳定性和 H o p f 分支 的存在性 . 通过 分析特征 方程 , 得到 了平衡 点
外 已有很 多学 者对 能 源价 格与 能源 供需 关 系做 了研 究. 在我 国 , 田立 新等 一批 学者 首次 将非 线性 混沌 动
t z b P( t )一 P( t 一7 - )+ ( 一s 0 ) ,(i b i r u m a n d t h e e x i s t e n c e o f Ho p f b i f u r c a t i o n a r e o b t a i n e d .At t h e s a me t i me, f o r mu l a s a r e d e i r v e d t o d e t e mi r n e t h e
一类具有时滞的病毒模型的稳定性及Hopf分支
— C 则 () t , 1 化为
f(= ) £( d a£ )£ x ) (一 ) t
d () y t 一 c 是 一 () ( £ )+ ( £一 r ( ) ) £ () 2
【 ” 一)) ) d ) r£ £ z 一 ( 一 ( £ ( t
定 义 1 若方程 () f t £)x( — r ) 其 中 ∈ R , 2 £ 一 (, ) , t ) , ( r 0的零解 都是渐 近稳定 的. 则 其零解 称为全时滞稳定 的.
() ( , )一 d ta + b i△ O el, 一
夏 学 文 教 授 推 荐 收 稿 日期 :0 6 1 2 0 年 0月 1 6日
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14 O
数 学理 论 与 应 用
第2 7卷
.
7( )一 V( ), ( )一 E户 £ ( )= E £ , 一 , C£ £ £ ( ), £ ( )口 6— 7 E, v c— C p, 一 b 行一 b , I E 户, a k— Eo p r A ia d l t e a s i n e t a e t e s f iin n e e s r o d to so s r c n t i a e 。 v r lmo e wih d l y n i v s i t d, h u fce t a d n c s a y c n i n f g i t e c mp e e d ly s a i t r i e Th o d t n r re n r c i l l e r i rt r n . u t e mo e h o lt ea t b l y a eg v n. ec n i o sa eb if d p a tc g b ac c ie i s F r h r r 。 i i a a a o Th ea o n n h o dto s o h x s e c fHo fb f r a i n a e o t i e . ed l y b u d a d t e c n ii n ft e e it n eo p i c to r b an d u
一类具有时滞和常数收获率的比率型功能性反应的捕食-被捕食模型的稳定性与Hopf分支
XUE . o. XU i Lib Ru
( eatet f ai C uss rnneE er gC l g ,S iah ag 5o 3 hn ) D p r n 0 s or , dac n nei ol e hj zu n 0 O 0 ,C ia m B c e 0 n e i
d c in, e d r e e p ii f 瑚 u a d tn l i g te p l et so i I a i gp r d c s l t n . i a l , u ut o w ei x l t l v c o l e e I n n I p r e f f l t e i i o u i s F n l n — i h 0 i b .c n u o o y
一
类具有时滞和常数收获率 的比率型功能性反 应 的捕食一被捕 食模型的稳定性与 H 分支 叩f
薛立波 ,徐瑞
( 军械工程学院基础部 ,河北 石家庄 0O0 ) 50 3
摘要 :研究一类具有时滞和常数收获率的 比率型 功能性反 应 的捕食一 被捕食模 型。首先 ,分析 了模 型奇点 的类
型 ,研究了正平衡 点的局 部稳定性 以及 H p 分支 的存在性 ;然后应用 中心流形 和规 范型理论 ,得 到了关于确定 of
在 实际生 物开 发 过程 中 , 如何 获 得 最 大 年开 发 量, 取得最 大 的经济效 益 , 是生态 经 济 中十分关 注 的 问题 。具 有 收 获 的 种 群 动 力 学 模 型 已 受 到 广 泛 关 注, 已经取 得 许 多 了相关 重要 成 果 。在 文 献 [ ] 2
H p 分支方 向和分支周期解稳定性 的计算公式 ;最后 ,应用 Maa 软件对所得理论结果进行 了数值模拟 。 of tb l 关键词 :时滞 ;收获率 ;稳定性 ;H p 分支 ;周期解 of 中图分类号 :Q 4 ;O 7 1 1 15 文献标识码 :A
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5l6数学杂志Vb1.33七。
长∞ 一∞ 。
^Jc.山0I1:'、QIO.O96O.O955O.O95o.0945|I鲁娶lj04lalsa意
山.Io≈0aJcI.>七0∞ O.O94O.o935O.36图17_:0.75<TO,正平衡点Yo=(0.67,0.38,0.10)是渐近稳定的a)Q ×
IO.096O.1O.O95.O950.094O.O9O.7O.O93y—p图2当丁=0.795<To正平衡点y0:(0.67,0.38,0.10)处分支周期解
李华刚等:一类带收获和时滞的生态经济模型的稳定性和Hopf分支
∞ ∞ ^J哪c● 517茎8秀。
图3当7_=0.9>70正平衡点y0=(0.67,0.38,0.10)是不稳定的3结论本文避开直接研究微分代数系统的困难,通过微分代数系统局部参数化的方法把微分代数系统转化为等价的二维微分系统,通过研究微
分系统的稳定性和Hopf分支性质,从而得到微分代数系统与之有相同的性质.4数值模拟对于系统(1.2),取参数/'1=a2=P=l,。
=m=r2=1,al=2,c=石1,=面1,则系统_=_一㈤),.1【E()((t)一)一:0.通过计算容易求的正平衡点Yo=(0.67,0.38,0.10),A=百1,B=,C=1,D=,W0=参考文献[1】马知恩.种群生态学的数学模型与研究[M].合肥:安徽教育出版社,1996.【2]刘宣亮,戴国仁.一个食饵种群具有常数收获率和具有III类功能性反应系统的定性分析[J].生物数学学报,1997,12(3):213—222.
518数学杂志Vo1.33 ¨U杨建雅,张风琴.一类具有阶段结构的捕食食饵种群收获模型fJ].数学杂志,2010,30(6):1077—1083.【3][4]邱林.具有时滞的细胞神经网络吸引集与周期解存在性[J_..I=程数学学报,2008,25(2):211—218.【51MartinA,RuanS.Predator—preymodelswithdelayandpreyharvesting[J].J.Math.Bio1.,2001,43:247-267.田晓红,徐瑞,工丽丽.一类具时滞和收获的捕食模型的稳定性与Hopf分支_J]._r程数学学报,2010,27(4):684~692.GordonH
S.Economictheoryofacommonpropertyresource:theifshery[J].Polit.Econ..1954.62:124
142.ChaoL.Dynamicalbehaviorinaharvesteddiferential—algebraicprey.predatormodelw
ithdiscretetimedelayandstagestructure[J].Journlaof
theFranklinInstitute,2009,doi:10.1016.BoshanC,XiaoxinL,YongqingL.Normalformsand
bifurcationsforthediferentialalgebraicsystems[JJ.ActaMath.App1.Sinica,2000,23:429—433.GuodongZ,LuluZ,BoshanC.Hopfbifurcationandstabilityorfadiferential。
algebraicbiologicaleconomicalsystem[J].App1.Math.Comput.,2010,217(1):330-338.RuanS,Wei
J.Onthezerosoftranscendentalfunctionswithapplicationstostabilityofdelaydiferentialequationswithtwodelays[J].Dyn.Contin.DiscreteImpuls.,2003,10:863874.SI1ABILITYANDHoPFBIFURCATIoNIN
ADELAYEDEC0LoGICALECoNoMICMoDELWITHHARVESTINGLIHua-gang,QIANJing,LIBi—wen,CHENBo—shan(CollegeofMathematicsandStatistics,HubeiNormaluniversityHuangshi4350O2,China)Abstract:Inthispaper,we
investigatethestabilityandHopfbifurcationinadelayedbiologicaleconomicsystemwithHollingIIfunctionalresponseanddiferential--algebraicdescrip—-tion.Usinganewparameterizationapproachofthediferentialalgebraicsystem,weobtaintheinterrelatedstabilitycriterionandtherelatedconditionsofproducingHopfbranchofthediferential——algebraicbiologicaleconomicsystemabove-.mentionedbyconsideringthetimedelayasbifurcationparameter、andpopularizetheconclusionsofthegeneraldiferentia1system.Keywords:harvestin
g;timedelay;predator—preymodel;stability;Hopfbifurcation2010MRSubjectClassiifcation:34C25;34K15。