具有时滞的Volterra捕食系统的Hopf分支分析

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本文主要运用微分方程分支理论,讨论了两类具有时滞的Volterra捕食-食饵模型。通过分析正平衡点处的特征方程,得到了系统发生Hopf分支的充分条件。在此基础上,利用中心流形定理及规范型理论,分析了分支周期解的性质,诸如分支的方向、分支周期解的稳定性及周期等。全文共分为四章,具体安排如下:   第一章是绪论部分,简单介绍本文研究问题的背景及研究意义,随后介绍了问题的引入以及本文的主要工作。   第二章讨论了一类具有单时滞的Volterra捕食-食饵模型,利用Hopf分支理论,选取时滞τ作为分支参数,讨论了正平衡点的稳定性,研究表明当时滞τ通过一系列临界值时,系统存在Hopf分支现象。进一步运用中心流形定理和规范型理论,得到了关于分支方向、分支周期解的稳定性及周期的计算公式,最后给出一个数值举例。本章所得到的结果推广和补充了已有文献的相关结论。   第三章考虑了一类具有两个时滞的捕食系统的Hopf分支,巧妙地运用分支理论,依次把时滞τ1,τ2作为分支参数,通过分析系统在正平衡点处的特征方程根的分布,讨论了正平衡点的稳定性,得到了系统发生Hopf分支的充分条件。即系统存在小范围的周期解,其生物意义表明两种群以周期振荡的形式共存。本章所用的研究方法是比较新的,而且本章的工作也补充和完善了此类系统已有的相关结果。   第四章,总结与展望。从几个方面对这两个模型进行比较,进而总结本文所作的工作,并指出了需要进一步研究的问题。
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