×

重新审视Fisher-Kolmogorov-Petrovsky-Piskunov方程,以解释扩散-消光二分法。 (英语) Zbl 1472.35398号

小结:Fisher-Kolmogorov-Petrovsky-Piskunov模型,也称为Fisher-KPP模型,支持行波解,这些行波解成功用于模拟生物、生态学和燃烧理论中的许多入侵现象。然而,存在一些Fisher-KPP模型无法复制的现象,例如入侵种群的灭绝。Fisher-Stefan模型是对Fisher-KPP模型的一种改进,包括一个移动边界,其演化受Stefan条件控制。Fisher-Stefan模型也支持行波解;然而,Fisher-Stefan模型的一个关键附加功能是,它能够模拟种群灭绝,从而导致扩散灭绝二分法在这项工作中,我们重新审视了Fisher-KPP模型的行波解,并表明这些结果为Fisher-Stefan模型和扩散-消光二分法的行波解决方案提供了新的见解。采用相平面分析、摄动分析和线性化相结合的方法,建立了Fisher-Stefan模型的行波解与Fisher-KPP模型的常忽略行波解之间的具体关系。此外,我们给出了在慢行波速度极限下Fisher-Stefan模型行波解的形状的封闭近似表达式。

理学硕士:

92年第35季度 与生物、化学和其他自然科学相关的PDE
35K58型 半线性抛物方程
35K57型 反应扩散方程
92D25型 人口动态(一般)
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] Aronson DG,Weinberger HF.1978群体遗传学中的多维非线性扩散。高级数学。30, 33-76. (10.1016/0001-8708(78)90130-5) ·Zbl 0407.92014年
[2] 费希尔RA。1937年有利基因的发展浪潮。《优生学年鉴》7,355-369。(10.1111/j.1469-1809.1937.tb02153.x)
[3] Kolmogorov AN、Petrovskii IG、Piskunov NS。1937年研究物质数量增加时的扩散方程及其在生物问题中的应用。牛市。莫斯科大学数学。机械。1, 1-26.
[4] Canosa J.1973关于描述人口增长的非线性扩散方程。IBM J.Res.Dev.17,307-313。(10.1147/rd.1740307)·Zbl 0266.65080号
[5] Murray博士。2002年数学生物学I.导论。纽约州纽约市:斯普林格·Zbl 1006.92001号
[6] Grindrod P.2007图案和波浪。英国牛津:牛津大学出版社·Zbl 0743.35032号
[7] Maini PK、McElwain DLS、Leavesley DI。2004年用于解释人类腹膜间皮细胞创伤愈合细胞迁移分析的行波模型。组织工程10,475-482。(10.1089/107632704323061834)
[8] Maini PK,McElwain DLS,Leavesley D.2004伤口愈合试验中的行波。申请。数学。莱特。17, 575-580. (10.1016/S0893-9659(04)90128-0)·Zbl 1055.92025号
[9] Simpson MJ、Treloar KK、Binder BJ、Haridas P、Manton KJ、Leavesley DI、McElwain DLS、Baker RE.2013《在圆形屏障分析中量化细胞运动和细胞增殖的作用》。J.R.Soc.接口1020130007。(10.1098/rsif.2013.007)
[10] Sherratt JA,Murray JD。1990年表皮伤口愈合模型。程序。R.Soc.伦敦。B 241,29-36。(10.1098/rspb.1990.0061)
[11] 斯凯勒姆JG。1951理论种群的随机扩散。生物特征38,196-218。(10.1093/biomet/38.1-2.196)·Zbl 0043.14401号
[12] Shigesada N,Kawasaki K,Takeda Y.1995生物入侵中的分层扩散建模。《美国国家》第146、229-251页。(10.1086/285796)
[13] Steele J,Adams J,Sluckin T.1998古印度扩散模拟。世界考古。30, 286-305. (10.1080/00438243.1998.9980411)
[14] Levin SA、Muller-Landau HC、Nathan R、Chave J.2003《种子传播的生态学和进化:理论视角》。每年。经济评论。系统。34, 575-604. (10.1146/年生态系统34.011802.132428)
[15] Cai AQ,Landman KA,Hughes BD.2007创伤愈合细胞迁移试验的多尺度建模。J.西奥。生物学245,576-594。(10.1016/j.jtbi.2006.10.024)·Zbl 1451.92063号
[16] 参议员BG,请CP,Oreffo ROC。2007年骨骼再生二维细胞扩散的实验表征和计算模型。J.R.Soc.接口4,1107-1117。(10.1098/rsif.2007.0233)
[17] Tremel A、Cai A、Tirtaatmadja N、Hughes BD、Stevens GW、Landman KA、O'Connor AJ。2009单层形成和伤口愈合期间的细胞迁移和增殖。化学。工程科学。64, 247-253. (10.1016/j.ces.2008.10.08)
[18] Nardini JT,Chapnick DA,Liu X,Bortz DM。2016年《角朊细胞伤口愈合动力学建模:细胞间粘附促进持续的集体迁移》。J.西奥。生物学400,103-117。(2016年10月10日/j.jtbi.2016年4月15日)·Zbl 1343.92097号
[19] Warne DJ、Baker RE、Simpson MJ。2019使用实验数据和信息标准指导数学生物学中反应扩散问题的模型选择。牛市。数学。生物学811760-1804。(10.1007/111538-019-00589-x)·Zbl 1415.92041号
[20] Vo BN、Drovandi CC、Pettitt AN、Simpson MJ。2015年使用近似贝叶斯计算量化集体细胞传播随机模型参数估计的不确定性。数学。Biosci公司。263, 133-142. (2016年10月10日/j.mbs.2015年2月10日)·Zbl 1371.92033号
[21] Swanson KR,Bridge C,Murray JD,Alvord EC。2003虚拟和真实脑肿瘤:使用数学模型量化胶质瘤的生长和侵袭。神经学杂志。科学。216, 1-10. (10.1016/j.jns.2003.06.001)
[22] Swanson KR,Rostomilly RC,Alvord EC,2008。预测胶质母细胞瘤切除后单个患者生存率的数学建模工具:原理证明。英国。《癌症杂志》98,113-119。(10.1038/sj.bjc.6604125)
[23] 佩雷斯·贝特塔J、马丁内斯·冈萨雷斯A、佩雷斯·加西亚VM。2018年磁共振图像的三维计算分析表征了恶性脑瘤的生物侵袭性。J.R.Soc.接口15,20180503。(10.1098/版本2018.0503)
[24] Mercer GN,Weber RO.1995燃烧波速度。程序。R.Soc.A 450,193-198年。(10.1098/rspa.1995.0079)·Zbl 0836.76097号
[25] Tang S,Qin S,Weber R.1993二维反应扩散方程的数值研究。J.奥斯特。数学。社会学委员会B 35,223-243。(10.1017/S0334270000000140)·Zbl 0807.65103号
[26] 福布斯L.1997大型林火蔓延的二维模型。J.奥斯特。数学。Soc.B 39,171-194年。(10.1017/S0334270000008791)·兹比尔0902.92024
[27] Treloar KK,Simpson MJ,McElwain DLS,Baker RE.2014细胞扩散率和细胞增殖率的体外评估是否对分析几何结构敏感?J.西奥。生物.356,71-84。(10.1016/j.jtbi.2014.04.026)·Zbl 1412.92027号
[28] Jin W、Lo K-Y、Chou S-E、McCue SW、Simpson MJ。2018初始几何形状在伤口闭合实验模型中的作用。化学。工程科学。179, 221-226. (2016年10月10日/j.ces.2018.01.004)
[29] King JR,McCabe PM.2003关于具有快速非线性扩散的Fisher KPP方程。程序。R.Soc.A 4592529-2546。(10.1098/rspa.2003.1134)·Zbl 1058.3510号
[30] Sánchez-Garduño F,Maini PK.1994退化非线性扩散Fisher-KPP方程中尖锐行波的存在性和唯一性。数学杂志。生物学33,163-192。(10.1007/BF00160178)·Zbl 0822.92021号
[31] McCue SW、Jin W、Moroney TJ、Lo K-Y、Chou S-E、Simpson MJ。2019年Hole-Close模型揭示了细胞生物学中非线性退化扩散函数的指数。《物理学》D 398130-140。(2016年10月10日/联合预测2019.06.005)·Zbl 1453.92050
[32] Simpson MJ、Landman KA、Hughes BD、Newgreen DF。2006年使用连续模型观察细胞入侵波:增殖是关键。J.西奥。生物学243,343-360。(10.1016/j.jtbi.2006.06.021)·Zbl 1447.92062号
[33] 威特尔斯基公司。1995年将行波合并为porous-Fisher方程。申请。数学。莱特。8, 57-62. (10.1016/0893-9659(95)00047-T)·Zbl 0830.35055号
[34] Sherrat JA、Marchant BP。1996年具有退化非线性扩散的Fisher方程中的非陡峭行波阵面。申请。数学。莱特。9, 33-38. (10.1016/0893-9659(96)00069-9) ·Zbl 0903.35026号
[35] Perumpanani AJ,Sherrat JA,Norbury J,Byrne H.1999矩阵介导恶性肿瘤侵袭模型产生的具有奇异屏障的双参数行波家族。Physica D 126、145-159。(10.1016/S0167-2789(98)00272-3)·Zbl 1001.92523号
[36] Marchant BP、Norbury J、Sherrat JA。2001年恶性肿瘤侵袭的触觉主导模型的行波解。非线性14,1653-1671。(10.1088/0951-7715/14/6/313) ·Zbl 0985.92012号
[37] Landman KA、Simpson MJ、Slater JA、Newgreen DF。2005扩散和趋化细胞迁移:平滑和不连续行波解决方案。SIAM J.应用。数学。65, 1420-1442. (10.1137/040604066) ·Zbl 1077.35117号
[38] 画家KJ,Sherrat JA。2003年相互作用细胞群运动建模。J.西奥。生物学225,327-339。(10.1016/S0022-5193(03)00258-3)·Zbl 1464.92050
[39] Painter KJ,Hillen T.2013胶质瘤生长的数学模型:使用扩散张量成像(DTI)数据预测癌症侵袭的各向异性路径。J.西奥。生物.323,25-39。(10.1016/j.jtbi.2013.01.014)·Zbl 1314.92083号
[40] 杜毅,林中.2010自由边界扩散logistic模型中的扩散-消失二分法。SIAM J.数学。分析。42, 377-405. (10.1137/090771089) ·Zbl 1219.35373号
[41] 杜毅,郭政.2011带自由边界扩散logistic模型中的扩散-消失二分法,II。J.差异。埃克。250, 4336-4366. (10.1016/j.jde.2011.02.011)·Zbl 1222.35096号
[42] Bunting G,Du Y,Krakowski K,2012年重访传播速度:自由边界模型分析。Netw公司。埃特罗格。媒体7,583-603。(10.3934/nhm.2012.7.583)·Zbl 1302.35194号
[43] Du Y,Guo Z.2012 Fisher-KPP方程的Stefan问题。J.差异。埃克。253, 996-1035. (10.1016/j.jde.2012.04.014)·Zbl 1257.35110号
[44] Du Y,Matano H,Wang K.2014非线性Stefan问题的正则性和渐近性。架构(architecture)。定额。机械。分析。212, 957-1010. (10.1007/s00205-013-0710-0)·Zbl 1293.35331号
[45] Du Y,Matsuzawa H,Zhou M.2014非线性自由边界问题确定的传播速度的夏普估计。SIAM J.数学。分析。46, 375-396. (10.1137/130908063) ·Zbl 1296.35219号
[46] Du Y,Lou B.2015具有自由边界的非线性扩散问题中的扩散和消失。《欧洲数学杂志》。Soc.17,2673-2724。(10.4171/JEMS/568)·Zbl 1331.35399号
[47] Griffith B,Scott JM,Carpenter JW,Reed C.1989作为物种保护工具的迁移:现状和策略。《科学》245477-480。(10.1126/科学.245.4917.477)
[48] Crank J.1987自由和移动边界问题。英国牛津:牛津大学出版社·Zbl 0629.35001号
[49] 古普塔SC.2017经典斯特凡问题。基本概念、建模和准分析解决方案和方法分析,第2版。荷兰阿姆斯特丹:爱思唯尔。
[50] Crank J.1979扩散数学。英国牛津:牛津大学出版社·Zbl 0427.35035号
[51] King JR,Riley DS,Wallman AM,1999《角落里的二维凝固》。程序。R.Soc.A 4553449-3470。(10.1098/rspa.1999.0460)·Zbl 0937.65096号
[52] McCue SW,King JR,Riley DS.2003二维内固问题的消光行为。程序。R.Soc.A 459,977-999。(10.1098/rspa.2002.1059)·兹比尔1041.35092
[53] McCue SW,King JR,Riley DS.2005三维内凝固的消光问题。工程数学杂志。52, 389-409. (10.1007/s10665-005-3501-2)·邮编1092.80007
[54] McCue SW,Wu B,Hill JM.2008球体的经典两相Stefan问题。程序。R.Soc.A 4642055-2076年。(10.1098/rspa.2007.0315)·Zbl 1145.80303号
[55] King JR,Riley DS.2000运动边界处恒定热源Stefan问题的渐近解。程序。R.Soc.A 4561163-1174。(1998年10月10日/rspa.2000.0556)·Zbl 0973.35202号
[56] Harley K,van Heijster P,Marangell R,Pettet GJ,Wechselberger M.2015行波Evans函数的数值计算。数学。Biosci公司。266, 36-51. (2016年10月10日/j.mbs.2015年5月09日)·Zbl 1356.92013号
[57] Simpson MJ,Landman KA,Hughes BD.2010《细胞侵袭与增殖机制》,由延时数据驱动。物理A 389,3779-3790。(10.1016/j.physa.2010.05.020)
[58] Tsoularis A,Wallace J.2002物流增长模型分析。数学。Biosci公司。179, 21-55. (10.1016/S0025-5564(02)00096-2)·Zbl 0993.92028号
[59] Broadbridge P、Bradshaw BH、Fulford GR、Aldis GK。2002基因繁殖的赫胥黎和费希尔方程:精确解。《ANZIAM期刊》第44卷,第11-20页。(10.1017/S1446181100007860)·Zbl 1043.35041号
[60] Bradshaw-Hajek BH,Broadbridge P.2004用于基因繁殖的稳健立方反应扩散系统。数学。计算。模型。39, 1151-1163. (10.1016/S0895-7177(04)90537-7)·Zbl 1065.92030年
[61] Gatenby RA,Gawlinski ET.1996癌症侵袭的反应扩散模型。癌症研究56,5745-5753。
[62] Haridas P、McGovern JA、McElwain DLS、Simpson MJ。2017年三维人体皮肤等效模型中放射生长期和转移性黑色素瘤细胞扩散和侵袭的定量比较。同行J 5,e3754。(10.7717/同行3754)
[63] Browning AP、Haridas P、Simpson MJ。2019年贝叶斯序贯学习框架,用于参数化黑色素瘤侵入人体皮肤的连续模型。牛市。数学。生物.81,676-698。(10.1007/s11538-018-0532-1)·Zbl 1415.92032号
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。