×

具有Crowley-Martin功能反应的离散捕食者-食饵模型的分岔与混沌。 (英语) Zbl 1390.37084号

摘要:基于中心流形定理和分歧理论,研究了一类具有Crowley-Martin功能反应的离散时间捕食者-食饵模型。结果表明,系统经历了翻转分岔和Neimark-Sacker分岔。给出了由Neimark-Sacker分岔引起的不变曲线的一个显式近似表达式。计算了奇异吸引子的分形维数和模型的Feigenbaum常数。此外,利用AUTO和MATLAB进行了数值模拟,以支持理论结果,如具有周期2、4、6、8、16、32轨道、周期10、20、19、38轨道、不变曲线、余维2分岔和混沌吸引子的倍周期级联。用解析和数值方法证明了Marotto意义上的混沌。通过分析说明了捕食者之间的干扰程度对该模型动态行为的影响。利用反馈控制方法将混沌轨道控制为一个不动点。

MSC公司:

37G10型 动力系统奇异点的分岔
92D25型 人口动态(一般)
第37页第25页 生物学中的动力系统
39A28号 差分方程的分岔理论
37米20 动力系统分岔问题的计算方法
34甲10 常微分方程问题的混沌控制
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: DOI程序

参考文献:

[1] Leslie,P.H.,Gower,J.C.:两个物种之间捕食者-食饵型相互作用随机模型的特性。《生物特征》47,219-234(1960)·Zbl 0103.12502号 ·doi:10.1093/biomet/47.3-4.219
[2] Hainzl,J.:具有多个参数的捕食者-食饵系统的稳定性和Hopf分支。SIAM J.应用。数学。48170-190(1988年)·Zbl 0645.92017号 ·doi:10.1137/0148008
[3] Murray,J.D.:数学生物学。施普林格,纽约(1993)·Zbl 0779.92001 ·doi:10.1007/978-3-662-08542-4
[4] Kuznetsov,Y.A.,Muratori,S.,Rinaldi,S.:周期捕食者-食饵模型中的分岔和混沌。国际法学分会。混乱。2, 117-128 (1992) ·Zbl 1126.92316号 ·doi:10.1142/S0218127492000112
[5] Zhu,H.P.,Campbell,S.A.,Wolkowicz,G.S.K.:具有非单调功能反应的捕食者-食饵系统的分岔分析。SIAM J.应用。数学。63, 636-682 (2001) ·Zbl 1036.34049号 ·doi:10.137/S0036139901397285
[6] Li,B.,Kuang,Y.:Michaelis-Menten型比率依赖捕食-被捕食系统的异宿分叉。SIAM J.应用。数学。67, 1453-1464 (2007) ·Zbl 1132.34320号 ·数字对象标识代码:10.1137/060662460
[7] Huang,J.C.,Ruan,S.G.,Song,J.:具有广义Holling III型功能反应的Leslie型捕食-被捕食系统中的分歧。J.差异。埃克。257, 1721-1752 (2014) ·Zbl 1326.34082号 ·doi:10.1016/j.jde.2014.04.024
[8] Shi,H.B.,Ruan,S.G.:具有相互干扰的扩散捕食者-食饵模型的空间、时间和时空模式。IMA J.应用。数学。80, 1534-1568 (2015) ·Zbl 1327.35376号 ·doi:10.1093/imamat/hxv006
[9] Yang,R.Z.,Wei,J.J.:具有猎物避难所的Holling III型扩散捕食系统的稳定性和分岔分析。非线性动力学。79, 631-646 (2015) ·Zbl 1331.92140号 ·doi:10.1007/s11071-014-1691-8
[10] Li,S.P.,Zhang,W.N.:具有Holling II型功能反应的离散捕食者-食饵模型的分歧。谨慎。连续动态。B 14,159-176(2010)·兹比尔1200.37043 ·doi:10.3934/dcdsb.2010.14.159
[11] Guckenheimer,J.,Oster,G.,Ipaktchi,A.:密度相关种群模型的动力学。数学杂志。生物学4101-147(1977)·Zbl 0379.92016年 ·doi:10.1007/BF00275980
[12] Liu,X.L.,Xiao,D.M.:离散时间Lotka-Volterra捕食者-食饵系统的分岔。离散Cont.Dyn-B 6,559-572(2006)·Zbl 1100.37054号 ·doi:10.3934/dcdsb.2006.6.559
[13] He,Z.M.,Lai,X.:离散时间捕食者-食饵系统的分岔和混沌行为。非线性分析。Real 12,403-417(2011)·Zbl 1202.93038号 ·doi:10.1016/j.nonrwa.2010.06.026
[14] Hu,D.P.,Cao,H.J.:Holling和Leslie型离散时间捕食-被捕食系统的分岔和混沌。Commun公司。非线性科学。数字。模拟。22702-715(2015年)·Zbl 1331.92125号 ·doi:10.1016/j.cnsns.2014.09.010
[15] Jiang,X.W.,Zhan,X.S.,Guan,Z.H,Zhang,X.H,Yu,L.:具有时滞的Gause-type捕食者-食饵模型数值离散化的Neimark-Sacker分歧分析。J.弗兰克尔。I(352),1-15(2015)·Zbl 1307.49038号
[16] Crowley,P.H.,Martin,E.K.:蜻蜓种群年内和年间的功能反应和干扰。J.N.Am.Benthol公司。Soc.8211-221(1989)·doi:10.2307/1467324
[17] Skalski,G.T.,Gilliam,J.F.:捕食者干扰下的功能反应:Holling II型模型的可行替代方案。生态学82,3083-3092(2001)·doi:10.1890/0012-9658(2001)082[3083:FRWPIV]2.0.CO;2
[18] Wei,M.H.,Wu,J.H.,Guo,G.H.:具有扩散的捕食者-食饵模型的捕食者竞争对正解的影响。非线性分析。西奥。75, 5053-5068 (2012) ·兹比尔1242.35209 ·doi:10.1016/j.na.2012.04.021
[19] Dong,Y.Y.、Zhang,S.L.、Li,S.B.、Li、Y.L.:具有Crowley-Martin功能性反应的捕食-被捕食模型的定性分析。国际J.Bifurcat。混沌251550110(2015)·Zbl 1325.35235号 ·doi:10.1142/S0218127415501102
[20] Li,S.B.,Wu,J.H.,Dong,Y.Y.:具有C-M功能反应的捕食者-食饵模型的唯一性和稳定性。计算。数学。应用。69, 1080-1095 (2015) ·Zbl 1443.92156号 ·doi:10.1016/j.camwa.2015.03.007
[21] Tripathi,J.P.,Tyagi,S.,Abbas,S.:具有Crowley-Martin功能性反应的延迟密度依赖捕食者-食饵模型的全局分析。Commun公司。非线性科学。数字。模拟。30, 45-69 (2016) ·Zbl 1489.92125号 ·doi:10.1016/j.cnsns.2015.06.008
[22] Carr,J.:中心流形理论的应用。施普林格,纽约(1981)·Zbl 0464.58001号 ·doi:10.1007/978-1-4612-5929-9
[23] 库兹涅佐夫,Y.A.:《应用分叉喉的要素》,第2版。施普林格,纽约(1998年)·Zbl 0914.58025号
[24] Guckenheimer,J.,Holmes,P.:非线性振动,动力系统和向量场的分岔。纽约州施普林格市(1983年)·Zbl 0515.34001号 ·数字对象标识代码:10.1007/978-1-4612-1140-2
[25] 罗宾逊:《动力系统、稳定性、符号动力学和混沌》,第二版。CRC出版社,博卡拉顿(1999)·Zbl 0914.58021号
[26] Wiggins,S.:应用非线性动力系统和混沌导论,第2版。施普林格,纽约(2003)·Zbl 1027.37002号
[27] 村上春树,K.:Neimark-Sacker分岔引起的不变曲线。离散连续动态。A 9,121-132(2002)·Zbl 1018.37030号
[28] Marotto,F.R.:Snap-back击退器暗示\[{\mathbb{R}}^nRn\]中存在混沌。数学杂志。分析。应用。63, 199-223 (1978) ·Zbl 0381.58004号 ·doi:10.1016/0022-247X(78)90115-4
[29] Marotto,F.R.:关于重新定义防夹装置。混沌孤立分数。12, 25-28 (2005) ·兹比尔1077.37027 ·doi:10.1016/j.chaos.2004.10.003
[30] 袁,X.L.,蒋,T.,京,Z.J.:补锅地图中的分歧和混乱。国际J.Bifurcat。《混沌》21,3137-3156(2011)·Zbl 1258.37057号 ·doi:10.1142/S0218127411030581
[31] Doedel,E.J.,Oldeman,B.E.:AUTO-07P:常微分方程的延拓和分岔软件。http://cmvl.cs.concordia.ca/auto。 (2012)
[32] Vandermeer,J.:简单生态模型中的周期“冒泡”:四次模型中的模式和混沌形成。Ecol公司。模型。95, 311-317 (1997) ·doi:10.1016/S0304-3800(96)00046-4
[33] Feigenbaum,M.J.:一类非线性变换的数量普适性。《统计物理学杂志》。21, 669-706 (1978) ·Zbl 0509.58037号 ·doi:10.1007/BF01107909
[34] Feigenbaum,M.J.:非线性变换的通用度量特性。《统计物理学杂志》。22, 186-223 (1979) ·Zbl 0515.58028号
[35] Feigenbaum,M.J.,Kadanoff,L.P.,Shenker,S.J.:耗散系统中的准周期性:重整化群分析。物理学。D 5,370-386(1982)·doi:10.1016/0167-2789(82)90030-6
[36] Chen,G.R.,Dong,X.M.:从混沌到秩序:视角、方法论和应用。《世界科学》,新加坡(1998年)·Zbl 0908.93005号 ·数字对象标识代码:10.1142/3033
[37] Elaydi,S.N.:《差分方程导论》,第3版。施普林格,纽约(2005)·兹比尔1071.39001
[38] Lynch,S.:使用Mathematica的动态系统及其应用。Birkhäuser,波士顿(2007年)·Zbl 1138.37001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。