×

具有自由边界的两种群扩散竞争系统扩散行为的分类。 (英语) Zbl 1485.35432号

小结:在本文中,我们重新审视了两种入侵物种的扩散行为,这两种物种是由一个辐射对称环境中具有两个自由边界的扩散竞争系统建模的,其中反应项描述了弱-强竞争场景。我们以前的工作[作者,同上,第57号,第2期,第52号论文,第36页(2018;Zbl 1396.35028号)]证明了从某些初始状态开始,这两个物种发展成“追逐共存”状态,即弱物种(v\)的前部以较快的速度繁殖,而强物种(u\)的前部以较慢的速度繁殖,它们的种群数量在很大程度上分离。随后的数值模拟[K·汗等,《数学杂志》。生物学83,第3期,论文23,43页(2021;Zbl 1477.35285号)]建议对于所有可能的初始状态,只能观察到四种不同类型的长时间动力学行为:(1)追逐与奔跑共存,(2)u的消失与v的成功传播,(3)v的消失与u的成功传播以及(4)两种物种的消失。在本文中,我们严格证明,随着初始状态的变化,确实存在五种类型的长期动力学行为:除了上述四种以外,还存在第五种情况,即两种物种都成功传播,并且它们的传播前沿始终保持在有限距离内。我们推测,只有当参数取值异常时,才会出现这种新情况,这就是为什么它避开了Khan等人的数值观察[loc.cit.]。

MSC公司:

35兰特 偏微分方程的自由边界问题
35K51型 二阶抛物型方程组的初边值问题
35K57型 反应扩散方程
92B05型 普通生物学和生物数学
92D25型 人口动态(一般)
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: DOI程序

参考文献:

[1] Aronson,DG;Weinberger,HF,群体遗传学中出现的多维非线性扩散,高级数学。,30, 33-76 (1978) ·Zbl 0407.92014年 ·doi:10.1016/0001-8708(78)90130-5
[2] 邦廷,G。;杜,Y。;Krakowski,K.,《重访传播速度:自由边界模型分析》,Netw。埃特罗格。媒体,7853-603(2012)·Zbl 1302.35194号 ·doi:10.3934/nhm.2012.7.583
[3] 坎特雷尔,RS;Cosner,C.,《通过反应扩散方程的空间生态学》(2003),英国:奇切斯特出版社。英国威利·Zbl 1059.92051号
[4] Carrere,C.,两种群竞争扩散系统的传播速度,J.微分方程。,264, 2133-2156 (2018) ·Zbl 1432.35112号 ·doi:10.1016/j.jde.2017.1017
[5] 杜,Y。;Guo,ZM,自由边界扩散logistic模型中的扩散-消失二分法II,J.Diff.Eqns。,250, 4336-4366 (2011) ·Zbl 1222.35096号 ·doi:10.1016/j.jde.2011.02.011
[6] 杜,Y。;Lin,ZG,自由边界扩散逻辑模型中的扩散-消失二分法,SIAM J.Math。分析。,42, 377-405 (2010) ·Zbl 1219.35373号 ·doi:10.1137/090771089
[7] 杜,Y。;Lin,ZG,带自由边界的扩散竞争模型:优势或劣势竞争者的入侵,离散连续动态。系统。序列号。B、 193105-3132(2014)·Zbl 1310.35245号
[8] 杜,Y。;Lou,B.,《自由边界非线性扩散问题中的扩散和消失》,《欧洲数学杂志》。Soc.,17,2673-2724(2015)·Zbl 1331.35399号 ·doi:10.4171/JEMS/568
[9] 杜,Y。;松泽,H。;周,M.,非线性自由边界问题确定的传播速度的夏普估计,SIAM J.Math。分析。,46, 375-396 (2014) ·Zbl 1296.35219号 ·doi:10.1137/130908063
[10] 杜,Y。;松泽,H。;Zhou,M.,高空间维度中非线性Stefan问题的传播速度和轮廓,数学杂志。Pures应用。,103, 741-787 (2015) ·Zbl 1310.35060号 ·doi:10.1016/j.matpur.2014.07.008
[11] 杜,Y。;王,MX;Zhou,M.,自由边界扩散竞争模型的半波和传播速度,J.Math。Pures应用。,107, 253-287 (2017) ·Zbl 1377.35136号 ·doi:10.1016/j.matpur.2016.06.005
[12] 杜,Y。;Wu,C-H,在具有自由边界的扩散竞争系统中以两种速度传播和质量隔离,加州变量PDE,57,52(2018)·Zbl 1396.35028号 ·doi:10.1007/s00526-018-1339-5
[13] 方,J。;Zhao,X.,弱紧单调半流的行波,SIAM J.Math。分析。,46, 3678-3704 (2014) ·Zbl 1315.35051号 ·数字对象标识代码:10.1137/140953939
[14] Girardin,L。;Lam,K-Y,《两个竞争者对空栖息地的入侵:单稳态两种群竞争扩散系统的扩散特性》,Proc。伦敦。数学。Soc.,1191279-1335(2019年)·Zbl 1428.35158号 ·doi:10.1112/plms.12270
[15] 郭,J-S;Wu,C-H,具有两个自由边界的两种群竞争扩散模型的动力学,非线性,28,1-27(2015)·Zbl 1316.92066号 ·doi:10.1088/0951-7715/28/1/1
[16] Hilhorst,D。;伊达,M。;Mimura,M。;Ninomiya,H.,经典两相Stefan问题的竞争扩散系统近似,日本工业杂志。申请。数学。,18, 161-180 (2001) ·兹伯利0980.35178 ·doi:10.1007/BF03168569
[17] 伊达,M。;路易·R。;Ninomiya,H.,具有等扩散系数的合作系统的堆叠前沿,SIAM J.Math。分析。,43, 1369-1389 (2011) ·Zbl 1233.35113号 ·doi:10.1137/100792846
[18] Izuhara,H。;莫诺贝,H。;Wu,C-H,扩散前沿的形成:三元反应扩散模型的奇异极限,J.Math。生物学,82,38(2021)·Zbl 1464.35365号 ·doi:10.1007/s00285-021-01591-5
[19] Kaneko,Y。;Yamada,Y.,生态学中出现的反应扩散方程的自由边界问题,高等数学。科学。申请。,21, 467-492 (2011) ·Zbl 1254.35248号
[20] Kaneko,Y。;Matsuzawa,H.,非线性平流扩散方程自由边界问题解的扩散速度和尖锐渐近剖面,J.Math。分析。申请。,428, 43-76 (2015) ·Zbl 1325.35292号 ·doi:10.1016/j.jmaa.2015.02.051
[21] 卡瓦伊,Y。;Yamada,Y.,具有某种双稳态非线性的反应扩散方程自由边界问题的多重扩散现象,J.Diff.方程。,261, 538-572 (2016) ·Zbl 1430.35277号 ·doi:10.1016/j.jde.2016.03.017
[22] Kanon,Y.,带扩散的Lotka-Volterra竞争模型的Fisher波前,非线性分析。,28, 145-164 (1997) ·Zbl 0868.35053号 ·doi:10.1016/0362-546X(95)00142-I
[23] Khan,K。;刘,S。;Schaerf,TM;Du,Y.,《通过自由边界模型进行竞争的入侵行为:数值方法》,J.Math。生物学,83,23(2021)·Zbl 1477.35285号 ·doi:10.1007/s00285-021-01641-y
[24] Lewis,马萨诸塞州;李,B。;Weinberger,HF,两种群竞争模型的传播速度和线性猜想,J.Math。《生物学》,45,219-233(2002)·Zbl 1032.92031号 ·doi:10.1007/s002850200144
[25] 李,B。;温伯格,HF;马萨诸塞州刘易斯(Lewis,MA),“传播速度作为合作系统的最慢波速”,数学。Biosci.公司。,196, 82-98 (2005) ·Zbl 1075.92043号 ·doi:10.1016/j.mbs.2005.03.008
[26] Liang,X.,空间概周期介质中自由边界KPP-Fisher方程的半波解,J.Math。Pures应用。,127, 299-308 (2019) ·Zbl 1420.35129号 ·doi:10.1016/j.matpur.2018.09.007
[27] X·梁。;周,T.,自由边界反应扩散方程的过渡半波解,J.Diff.方程。,267, 5601-5630 (2019) ·Zbl 1421.35048号 ·doi:10.1016/j.jde.2019.06.001
[28] 林·G。;Li,W-T,竞争扩散系统的渐近扩散:种间竞争的作用,欧洲应用杂志。数学。,23, 669-689 (2012) ·Zbl 1256.35179号 ·doi:10.1017/S0956792512000198
[29] 刘,Q。;刘,S。;Lam,K-Y,具有多个前沿的相互作用物种的渐近扩散:几何光学方法,离散连续动力学。系统。序列号。A、 403683-3714(2020年)·Zbl 1439.35286号 ·doi:10.3934/dcds.2020050
[30] Liu,Q.,Liu,S.,Lam,K.-Y.:多前锋相互作用物种的渐近扩散II:指数衰减初始数据。J.微分方程。303, 407-455 (2021) ·Zbl 1475.35055号
[31] 刘,SY;黄,HM;Wang,MX,具有不同自由边界的扩散竞争模型的渐近扩散,J.微分方程。,266, 4769-4799 (2019) ·Zbl 1412.35166号 ·doi:10.1016/j.jde.2018.10.009
[32] Peng,R.,Wu,C.-H.,Zhou,M.:具有强竞争的Lotka-Volterra扩散系统的传播速度的Sharp估计。亨利·庞加莱研究所年鉴(C)非线性分析38507-547(2021)·Zbl 1470.35115号
[33] 王,MX;张毅,关于两自由边界两种群竞争扩散模型的注记,非线性分析。,159, 458-467 (2017) ·Zbl 1371.35367号 ·doi:10.1016/j.na.2017.01.005
[34] Wu,C-H,具有两个自由边界的弱竞争模型中的不同扩展速度,J.Diff.EQ。,267, 4841-4862 (2019) ·Zbl 1418.35220号 ·doi:10.1016/j.jde.2019.05.017
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。