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一个抛物线系统模拟纯生物反应器中的微生物竞争。 (英语) Zbl 0865.35017号

作者考虑了以下类型的反应扩散方程组:\[S_t=d_0\δS-\总和^m_1\伽马^{-1}_iu_if_i(S) ,\quad x\in\Omega,\quad t>0,\tag{1}\]
\[(u_i)_t=d_i\增量u_i+u_i(f_i(S)-k_i)\quad\text{对于}i=1,\点,m。\]存在非均匀边界条件:\[\partial_nS(t,x)+r_0(x)S(t、x)=S^0(x),\quad\partial_nu_i(t,x)=0,\quad x\in\partial\Omega,\quade t>0.\tag{2}\]这里,\(Omega\subseteq\mathbb{R}^N\)是一个有界光滑区域,并且\(partial_nS(t,x)\)是在\(x\ in\ partial\Omega\)处对\(x\in\ partical\Omega \)处的外单位法向\(N(x)\的导数。最后,给出了非负初始条件:(3)(S(0,x)=S_0(x)),(u_i(0,x)=u_{i0}(x),(x\in\Omega\)。函数(r_i(x)、(f_i(S)、(f(S))、(S^0(x))服从正光滑条件;数字\(d_i\)、\(\gamma_i\)、\(k_i\)为正。特别是对于\(f\),假设\(f:\mathbb{右}_+\至\mathbb{右}_+\),\(f(0)=0\)和\(f\在C^1(\mathbb)中{右}_+)\). 特别重要的例子有:(f(S)=mS(a+S)^{-1})(Monod函数)和^{-1}秒^2) ^{-1}\)(非单调Andrews函数)。在某些地方,对于合适的(L\),假定在某个区间\([0,L]\)上\(f'(S)>0\)。
系统(1)、(2)、(3)根源于种群动力学。(u_i),(i=1,点,m)代表竞争物种的浓度,而(S)代表营养物质的浓度。在引言中,作者详细解释了(1)、(2)、(3)的生物学背景。然后他们考虑(1),(2),(3)作为(X_+=C^{m+1}_+)上的半动力系统,其中(C_+)是(C(上划线\Omega)中非负函数的锥,其中(X=C(上拉线\Omeca)^{m+1})被赋予通常的上确范数。关于这个动力系统,他们证明了一系列结果。主要内容如下
定理:方程(1)、(2)、(3)在(X_+)上生成了一个耗散的半动力系统(T(T)、(T\geq0),该系统具有有限Hausdorff维数的全局吸引子;
如果在A\中为\((S,u_1,\dots,u_m),则为\(0\leq S\leq S_*\)。这里,(S_*)是边值问题的解:(δS_*=0),(x\in\Omega\),(\partial_nS_*+r_0(x)S_*=S^0(x),(x \in\partial \Omega)。
这一证明需要相当多的初步估计,这里不一一讨论。该证明实际上提供了比定理中所述更多的信息,并产生了进一步的结果。本文最后讨论了(1)、(2)的平衡及其性质。

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35B40码 偏微分方程解的渐近行为
35千60 线性抛物方程的非线性初边值问题
92C45型 生化问题中的动力学(药代动力学、酶动力学等)
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全文: 内政部