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双稳态生长趋化系统稳态解的分岔结构。 (英语) Zbl 1404.35254号

小结:从模式形成的角度,研究了具有增长项的Keller-Segel系统。这些模型显示了由趋化、扩散和生长三种效应共同引起的各种静态和时空模式。本文考虑具有立方生长项的Keller-Segel系统,即生态学中的Allee效应阴影系统在生物种群的流动性趋于无穷大的极限情况下。我们证明了阴影系统在一维空间中稳定解的存在性和稳定性。我们的证明基于分岔理论、奇异摄动方法和水平集分析。我们还利用AUTO软件包给出了关于系统定常解整体结构的一些数值结果。此外,我们还提到了具有立方增长项的Keller-Segel系统与借助计算机具有逻辑增长项的系统在动力学上的差异。

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35K57型 反应扩散方程
35B32型 PDE背景下的分歧
70千50 力学中非线性问题的分岔与不稳定性
92年第35季度 与生物、化学和其他自然科学相关的PDE
35B36型 PDE背景下的模式形成
92立方厘米 发育生物学,模式形成
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全文: 内政部

参考文献:

[1] 艾达,M。;Tsujikawa,T。;埃芬迪耶夫,M。;八木,A。;Mimura,M.,趋化生长系统吸引子维数的低估计,J.Lond。数学。《社会学杂志》,74453-474,(2006)·Zbl 1125.37056号 ·doi:10.1112/S0024610706023015
[2] 艾达,M。;Yagi,A.,《趋化生长系统的靶向模式解决方案》,科学。数学。日本。,59, 577-590, (2004) ·Zbl 1056.92006号
[3] Alt,W。;Lauffenburger,DA,模拟特定类型组织炎症的趋化系统的瞬态行为,J.Math。《生物学》,24,691-722,(1987)·Zbl 0609.92020 ·doi:10.1007/BF00275511
[4] Aotani,A。;Mimura,M。;Mollee,T.,《一种有助于理解趋化性大肠杆菌菌落中斑点模式形成的模型》,Jpn。J.Ind.申请。数学。,27, 5-22, (2010) ·Zbl 1204.92010年 ·doi:10.1007/s13160-010-0011-z
[5] 北卡罗来纳州贝洛莫。;Bellouquid,A。;Tao,Y。;Winkler,M.,《生物组织中模式形成的Keller-Segel模型的数学理论》,《数学》。模型方法应用。科学。,25, 1663-1763, (2015) ·兹比尔1326.35397 ·doi:10.1142/S02182051550044X
[6] 查菲,N。;Infante,EF,抛物型非线性偏微分方程的分歧问题,应用。分析。,4, 17-37, (1974) ·兹比尔0296.35046 ·doi:10.1080/00036817408839081
[7] 克兰德尔,MG;Rabinowitz,PH,简单特征值的分岔,J.Funct。分析。,8, 321-340, (1971) ·Zbl 0219.46015号 ·doi:10.1016/0022-1236(71)90015-2
[8] 克兰德尔,MG;Rabinowitz,PH,分岔,简单特征值扰动和线性化稳定性,Arch。理性力学。分析。,52, 161-180, (1973) ·Zbl 0275.47044号 ·doi:10.1007/BF000282325
[9] Doedel,E.J.,Oldeman,B.E.,Champneys,A.R.,Dercole,F.,Fairgrave,T.,Kuznetsov,Y.A.,Paffenroth,R.C.,Sandstede,B.,Wang,X.,Zhang,C.:AUTO-07p:2012年常微分方程的延拓和分岔软件。https://sourceforge.net/projects/auto-07p/files/auto07p/
[10] Ei,S-I;Izuhara,H。;Mimura,M.,聚合增长系统中的无限维松弛振荡,离散Contin。戴恩。系统。序列号。B、 1859-1887年(2012年)·Zbl 1263.35027号 ·doi:10.3934/dcdsb.2012.1859
[11] Ei,S-I;Izuhara,H。;Mimura,M.,具有逻辑增长的Keller-Segel系统的时空振荡,物理学。D、 277,1-21,(2014)·Zbl 1347.35039号 ·doi:10.1016/j.physd.2014.03.002
[12] Greenberg,JM,Fisher方程平衡解的稳定性,Q.Appl。数学。,39, 239-247, (1981) ·Zbl 0474.35073号 ·doi:10.1090/qam/625471
[13] Hillen,T。;Painter,KJ,PDE趋化模型用户指南,J.Math。生物学,58,183-217,(2009)·Zbl 1161.92003号 ·doi:10.1007/s00285-008-0201-3
[14] Hai,DD;Yagi,A.,趋化生长模型的数值计算和模式形成,科学。数学。日本。,7055-211,(2009年)·Zbl 1184.37060号
[15] Izuhara,H.,Tsujikawa,T.:具有双稳态增长的Keller-Segel模型某些阴影系统的模式动力学(准备中)·Zbl 1320.35061号
[16] Keller,EF;Segel,LA,被视为不稳定性的黏菌聚集的起始,J.Theor。生物学,26399-415,(1970)·Zbl 1170.92306号 ·doi:10.1016/0022-5193(70)90092-5
[17] Keller,EF;Segel,LA,趋化模型,J.Theor。生物学,30225-234,(1971)·Zbl 1170.92307号 ·doi:10.1016/0022-5193(71)90050-6
[18] 北库拉塔。;Kuto,K。;大崎,K。;Tsujikawa,T。;Sakurai,T.,一维Mimura-Tsujikawa模型模式解的分歧现象,数学。科学。申请。,29, 265-278, (2008) ·Zbl 1157.92004号
[19] Kuto,K。;大崎,K。;樱井,T。;Tsujikawa,T.,趋化-扩散-生长模型中的空间模式形成,Phys。D、 2411629-1639(2012)·Zbl 1255.35033号 ·doi:10.1016/j.physd.2012.06.009
[20] Kuto,K。;Tsujikawa,T.,吸附诱导相变模型的固定模式:II。阴影系统,非线性,261313-1343,(2013)·Zbl 1270.35049号 ·doi:10.1088/0951-7715/26/5/1313
[21] Kuto,K。;Tsujikawa,T.,将稳态结构限制为具有大扩散和平流的Lotka-Volterra竞争模型,J.Differ。等于。,258, 1801-1858, (2015) ·Zbl 1308.35091号 ·doi:10.1016/j.jde.2014.11.016
[22] 劳芬堡,DA;Kennedy,CR,组织炎症分布式模型中的局部细菌感染,J.Math。《生物学》,第16期,第141-163页,(1983年)·Zbl 0537.92007号 ·doi:10.1007/BF00276054
[23] 缅因州,PK;迈尔斯库,MR;温特斯,KH;Murray,JD,生物模式生成趋化模型中空间异质解的分叉,Bull。数学。《生物学》,53,701-719,(1991)·Zbl 0725.92004号 ·doi:10.1007/BF02461550文件
[24] Mimura,M。;Tsujikawa,T.,趋化模型中的聚集模式动力学,包括生长,物理学。A、 230、499-543(1996)·doi:10.1016/0378-4371(96)00051-9
[25] Murray,J.D.:数学生物学I,II。施普林格,纽约(2003)·Zbl 1006.92002号
[26] JD穆雷;Myerscowk,MR,《蛇的色素形成》,J.Theor。《生物学》,149,339-360,(1991)·doi:10.1016/S0022-5193(05)80310-8
[27] Myerscough,MR;缅因州,PK;Painter,KJ,广义趋化模型中的模式形成,Bull。数学。生物学,60,1-26,(1998)·Zbl 1002.92511号 ·doi:10.1006/bulm.1997.0010
[28] Y.西村。;Fujii,H.,反应扩散方程组奇摄动解的稳定性,SIAM J.Math。分析。,18, 1726-1770, (1987) ·Zbl 0638.35010号 ·doi:10.1137/0518124
[29] Y.西村。;Tsujikawa,T.,反应扩散系统中奇摄动Neumann层解的不稳定性,广岛数学。J.,20,297-329,(1990)·Zbl 0735.35009号
[30] Okuda,T。;Osaki,K.,化学趋化扩散生长系统中六角模式的分叉,非线性分析。真实世界应用。,12, 3294-3305, (2011) ·兹比尔1231.35273 ·doi:10.1016/j.nonrwa.2011.05.026
[31] 大崎,K。;Tsujikawa,T。;八木,A。;Mimura,M.,化学趋化生长方程组的指数吸引子,非线性分析。,51119-144,(2002年)·Zbl 1005.35023号 ·doi:10.1016/S0362-546X(01)00815-X
[32] 油漆工,KJ;Hillen,T.,趋化模型中的时空混沌,Phys。D、 240363-375,(2011年)·Zbl 1255.37026号 ·doi:10.1016/j.physd.2010.09.011
[33] Schaaf,R.,一些依赖于一个或多个参数的Neumann问题解分支的全局行为,J.Reine Angew Math。,364, 1-31, (1984) ·Zbl 0513.34033号
[34] Schaaf,R.:两点边值问题的整体解分支。收录于:数学课堂讲稿,第1458卷。柏林施普林格(1990)·Zbl 0780.34010号
[35] Shi,J.,矩形上的半线性Neumann边值问题,Trans。美国数学。《社会学杂志》,3543117-3154,(2002)·Zbl 0992.35031号 ·doi:10.1090/S0002-9947-02-03007-6
[36] Smaller,J。;Wasserman,A.,稳态解的全局分岔,J.Differ。等于。,39, 269-290, (1981) ·Zbl 0425.34028号 ·doi:10.1016/0022-0396(81)90077-2
[37] Tsujikawa,T.,具有增长的趋化模型方程平面平衡解的奇异极限分析,方法应用。分析。,3, 401-431, (1996) ·Zbl 0892.35084号
[38] Tsujikawa,T.,简单趋化生长模型的平稳问题,RIMS Kokyuroku,1924,55-63,(2014)
[39] Tsujikawa,T。;Kuto,K。;宫本茂,Y。;Izuhara,H.,具有逻辑增长的Keller-Segel模型某些影子系统的平稳解,离散Contin。戴恩。系统。序列号。S、 81023-1034(2015)·兹比尔13203.5061 ·doi:10.3934/dcdss.2015.8.1023
[40] 王,Q。;严,J。;Gai,C.,平稳Keller-Segel趋化模型的logistic增长定性分析,Z.Angew Math。物理。,67, 51, (2016) ·Zbl 1353.92025 ·doi:10.1007/s00033-016-0648-9
[41] 德国伍德沃德;泰森·R。;Myerscough,MR;JD穆雷;布德勒内,EO;Berg,HC,由\(沙门氏菌\,鼠伤寒杆菌\)产生的时空模式,生物物理。J.,68,2181-2189,(1995)·doi:10.1016/S0006-3495(95)80400-5
[42] Winkler,M.,具有逻辑源的高维抛物线-抛物线趋化系统的有界性,Commun。部分差异。等于。,35, 1516-1537, (2010) ·Zbl 1290.35139号 ·网址:10.1080/03605300903473426
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