×

通过Caputo和Atangana-Baleanu分数导数对共生动力学的行为研究。 (英语) Zbl 1448.35558号

研究结果表明,包含非整数阶导数的演化方程可以产生一些有用的动力学系统,这些系统可以用来描述重要的物理场景。本文研究了多组分共生系统的数值模拟,如寄生捕食者-食饵模型、共生系统和互惠情况。在这种模型中,我们用卡普托分数阶导数或卡普托意义上的阿坦加那-巴莱诺分数阶导数替换经典时间导数。为了指导正确选择参数,我们报告了模型的线性稳定性分析。为非空间模型以及一维和二维的空间情况提供了分数幂(α)的不同实例的数值例子和结果,以证明我们的理论发现,包括混沌现象、时空和振荡模式,多稳态和其他空间模式过程。本文进一步提出了一种替代方法,即为了图案生成和装饰目的不断捕杀野生动物。

MSC公司:

35兰特 分数阶偏微分方程
35K57型 反应扩散方程
6500万06 含偏微分方程初值和初边值问题的有限差分方法
92D25型 人口动态(概述)
37N15号 固体力学中的动力系统
2005年3月37日 动力系统仿真
35B36型 PDE背景下的模式形成
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] Allen,L.J.S.,《数学生物学导论》(2007),培生教育公司:新泽西培生教育有限公司
[2] Atangana,A.,《带新参数的导数:理论、方法和应用》(2016),学术出版社:纽约学术出版社·Zbl 1342.26020号
[3] Atangana A.,Baleanu D.具有非局部和非奇异核的新分数导数:传热模型的理论和应用。《热科学》20:763-769。;Atangana A.,Baleanu D.具有非局部和非奇异核的新分数导数:传热模型的理论和应用。《热科学》20:763-769。
[4] 阿坦加纳,A。;Koca,I.,带分数阶Atangana-Baleanu导数的简单非线性系统中的混沌,混沌孤子分形,89,447-454(2016)·Zbl 1360.34150号
[5] Atangana,A.,《定阶和变阶分数阶算子在水文地质中的应用》(2017),学术出版社:纽约学术出版社
[6] 阿坦加纳,A。;Owolabi,K.M.,分数阶微分方程的新数值方法,数学模型Nat Phenom,13,3(2018)·Zbl 1406.65045号
[7] 巴特,H.P。;Khaliq,A.Q.M.,耦合非线性薛定谔方程组的高阶指数时间差分格式,应用数学计算,228271-291(2014)·Zbl 1364.78033号
[8] Bratsos,A.G。;Khaliq,A.Q.M.,汉堡方程和修正汉堡方程的指数时间差分法,数值方法偏微分方程,342024-2039(2018)·Zbl 1407.65170号
[9] Garvie,M.,在MATLAB中模拟捕食者-食饵相互作用的反应扩散方程的有限差分格式,《公牛数学生物学》,69,931-956(2007)·Zbl 1298.92081号
[10] Kassam,A.K。;Trefethen,L.N.,刚性偏微分方程的四阶时间步进,SIAM科学计算杂志,26,1214-1233(2005)·Zbl 1077.65105号
[11] 哈立克,A.Q.M。;Martin-Vaquero,J。;韦德,文学学士。;Yousuf,M.,《具有非光滑数据的反应扩散系统的平滑方案》,《计算应用数学杂志》,223374-386(2009)·Zbl 1155.65062号
[12] 基尔巴斯,A.A。;Srivastava,H.M。;Trujillo,J.J.,《分数阶微分方程的理论和应用》(2006),爱思唯尔出版社:荷兰·Zbl 1092.45003号
[13] Kot,M.,《数学生态学的要素》(2001),剑桥大学出版社:英国剑桥大学出版社
[14] Lin,Q.,部分封闭条件下具有非单调功能响应和非选择性收获的共生共生模型的动力学行为,公共数学生物神经科学,2018,4(2018)
[15] Lin,W.,分数阶微分方程的整体存在性理论和混沌控制,《数学分析应用杂志》,332709-726(2007)·Zbl 1113.37016号
[16] Murray,J.D.,《数学生物学i:导论》(2002),Springer:Springer纽约·Zbl 1006.92001号
[17] Murray,J.D.,《数学生物学II:空间模型和生物医学应用》(2003),Springer:Springer Berlin·Zbl 1006.92002号
[18] Odibat,Z.M。;Shawagfeh,N.T.,广义泰勒公式,应用数学计算,186,286-293(2007)·Zbl 1122.26006号
[19] Ortigueira,M.D.,科学家和工程师分数微积分(2011),施普林格:施普林格纽约·Zbl 1251.26005号
[20] Owolabi,K.M。;Patidar,K.C.,生物中产生的含时反应扩散方程的高阶时间步长方法,应用数学计算,240,30-50(2014)·Zbl 1334.65136号
[21] Owolabi,K.M.,解二维反应扩散模型的稳健IMEX方案,国际J非线性科学数值模拟,16,271-284(2015)·Zbl 1401.65100号
[22] Owolabi,K.M。;Patidar,K.C.,用自适应方法对多组分生态模型进行数值模拟,Theor Biol Med模型,13,1(2016)
[23] Owolabi,K.M.,分数阶非线性偏微分方程数值模拟的鲁棒和自适应技术,Commun非线性科学数值模拟,44,304-317(2017)·Zbl 1465.65108号
[24] Owolabi,K.M.,多物种动力学建模捕食者-食饵空间相互作用的数学研究,J Numer Math,25,1-16(2017)·Zbl 1364.35147号
[25] Owolabi,K.M.,具有Caputo分数阶导数的二元系统的数学建模与分析,混沌孤子分形,103,544-554(2017)·Zbl 1375.35257号
[26] Owolabi,K.M.,带Caputo和Atangana-Baleanu分数导数的反应扩散系统的数值模式,混沌孤子分形,115,160-169(2018)·Zbl 1416.65305号
[27] Owolabi,K.M。;Atangana,A.,通过Caputo子扩散反应方程的分数差分格式的鲁棒性,混沌孤立子分形,111,119-127(2018)·Zbl 1395.65026号
[28] 奥沃拉比,K.M。;Atangana,A.,非整数阶常微分方程系统中的混沌行为,混沌孤子分形,115362-370(2018)·Zbl 1416.65180号
[29] Owolabi,K.M.,Atangana Baleanu分数导数的多组分系统的分析和数值模拟,混沌孤立子分形,115127-134(2018)·Zbl 1416.34009号
[30] Owolabi,K.M.,带Caputo和Atangana-Baleanu分数导数的反应扩散系统的数值模式,混沌孤子分形,115,160-169(2018)·Zbl 1416.65305号
[31] Pindza,E。;Owolabi,K.M.,高阶空间分数阶反应扩散方程的傅里叶谱方法,公共非线性科学数值模拟,40,112-128(2016)·Zbl 1524.65676号
[32] Podlubny,I.,分数微分方程(1999),学术出版社:圣地亚哥学术出版社·Zbl 0918.34010号
[33] Samko,S。;基尔巴斯,A。;Marichev,O.,《分数积分和导数:理论和应用》(1993),Gordon and Breach:Gordon和Breach Amsterdam·Zbl 0818.26003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。