随机干扰下中立型泛函微分方程及两类生态系统解的定性分析

来源 :福州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiaozao
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自然界中,环境对生态系统的干扰是无处不在的,这种干扰方式并不是线性的、不变的,而是随机的,不确定的.因此,随机生物模型能更好地刻画生态系统的实际情况.本文利用随机微分方程中的一些分析技巧,旨在探讨两个方面,一是研究随机泛函微分方程解的存在唯一性以及解对初值的连续依赖性:一是研究若干随机生物模型中解在受到随机干扰后的性态变化情况.首先,以无穷时滞随机泛函微分方程为研究对象,通过选取Cg空间为方程的相空间,在非Lipschitz条件、弱线性增长以及压缩性条件下,研究了解的渐近行为.利用Picard迭代法、Bihari不等式、Doob鞅不等式、Gronwall不等式,得到了该系统解的存在唯一性定理,且确定了解的最大存在区间.进一步,结合Bihari不等式及其一个重要推论,得到该系统的解对初值的连续依赖性.其次,研究一类随机扰动后的无穷时滞非自治Lotka-Volterra系统的解的性态.利用Chebyshev不等式,指数鞅不等式,Borel-Cantelli引理以及一些基本不等式,得到了系统全局正解的存在唯一性,解的随机最终有界性.进而,结合非负半鞅收敛定理,得到系统解的矩估计以及全局渐近稳定的充分性条件.数值模拟说明所得的结论的有效性.最后,研究一类带有隔离项且具有非线性发病率的随机SIQS传染病模型,通过Lyapunov函数法以及遍历论的相关结论,得到了当隔离再生数Rq≤1时,随机系统的解会沿着对应确定性系统的无病平衡点(A/d,0,0)附近振动,即疾病消失.当Rq>1时,随机系统存在不变分布,即疾病流行;进而,利用线性化技巧以及Fourier变换,证明了随机系统的解渐近服从一个3维正态分布,并给出均值以及协方差矩阵的表达式.本文的研究表明,环境干扰控制在一定范围内能够保持系统的一些好性质,而超出该范围后,系统的某些好的性质将会被破坏.所得结果将便于有关部门在监管、控制生态系统中的种群发展或某些疾病传播进行参考.
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