对三类生态数学模型的动力学性质研究及数值仿真

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本文利用连续动力系统,脉冲动力系统及重合度理论的相关知识对几类种群动力学模型进行研究.首先利用连续动力系统的相关知识并借助于数值分析方法研究了一类种群生态系统的动力学行为,包括奇点的稳定性,是否存在极限环及其唯一性,最后讨论了极限环的分支问题;然后利用脉冲微分方程的相关理论和方法对一类捕食.食饵系统进行研究,得出解的有界性及其奇点的稳定性条件;最后利用重合度理论对一类带有脉冲的具有性别偏食的种群动力系统进行研究,得出其存在周期解的条件.全文共分为四章: 第一章对种群动力模型(特别是带有脉冲的种群动力模型)的发展历史作了简单的回顾并由此得出本文所研究的问题,并给出了本文所用到的定义,定理和引理等相关知识. 第二章主要运用常微分方程定性理论的知识对第一类功能反应函数增加一个修正因子后得到的两种群微分模型进行完整的定性分析,最终得到系统平衡点的性态及极限环不存在条件,极限环存在条件及其唯一性条件,并给出了Hopf分支定理,其分支出极限环,最后给出了数值模拟仿真进一步验证定理的准确性. 第三章通过对Lotka-Volterra捕食-食饵模型进行脉冲控制,得到了系统最终有解性及非负平衡点渐近稳定性的条件,并给出了实例,且可知一个平衡点可以通过适当的脉冲控制使其变为一个结构稳定的奇点,因此在生物种群中,可以进行不同的脉冲控制使其满足人类的需求且生态系统不被破坏.从而可知其具有重要的现实意义. 第四章对一个带有脉冲且具有性别偏食的捕食-食饵系统进行了研究.在一个生物种群中性别偏食很容易导致性别比例失调,从而影响生物种群的稳定,因此这类系统在生态平衡的研究中有重要作用.为了使模型更加接近现实生态意义,最终建立了带有脉冲的周期非自治模型.利用重合度理论中的延拓定理,给出了周期解存在的充分条件,特别的,由此得到一个在有脉冲控制时其对应自治系统存在周期解的充分条件.
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