一類帶交錯擴(kuò)散的競爭方程組尖峰平衡解的不穩(wěn)定性.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、本文主要研究以下帶交錯擴(kuò)散的競爭方程組尖峰平衡解的穩(wěn)定性{ut=[(d1+ρ12v)u]xx+u(a1-b1u-c1v)x∈(0,1),t>0{vt=[(d2+ρ21u)v]xx+v(a2-b2u-c2v)x∈(0,1),t>0(1)u/n=v/n=0.x=0,1經(jīng)過一系列變量替換,方程組(1)可以改寫為{(φ/1+g)t=d1φxx+φ/1+g(a1-b1φ/1+g-1/αc1g)(2)gt=d2ψxx+g(a2-b2φ/1+g-1/

2、αc2g)當(dāng)α充分大時,方程組(2)是下方程組的一個擾動{(φ/1+g)t=d1φxx+φ/1+g(a1-b1φ/1+g)gt=d2ψxx+g(a2-b2φ/1+g)(3)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的擾動理論,方程組(2)與方程組(3)的尖峰平衡解的穩(wěn)定性是一樣的.因此,我們只需分析方程組(3)的尖峰平衡解的穩(wěn)定性.當(dāng)d1充分大時,我們可以得到(3)的shadowsystem. ∫01(ζ(t)/1+g)tdx=∫01ζ(t)/1+g(a1-b1

3、ζ(t)/1+g)dxgt=d2ψxx+g(a2-b2ζ(t)1+g)(4)1.在第二章中用shadowsystemanalysis方法,對shadowsystem的尖峰解進(jìn)行線性穩(wěn)定性分析.本章首先證明了shadowsystem的尖峰解ψε0(x)在離開零后,若做變量替換可知它是趨近于另一個以指數(shù)率衰減的函數(shù).然后將(4)在尖峰平衡解處線性化,得到的線性化方程組為{ζt∫01a110,ε(x)dx+∫01a120,ε(x)ψtdx=ζ

4、∫01b110,ε(x)dx+∫01b120,ε(x)ψdxx∈(0,1),t>0a21,ε(x)ζt+a220,ε(x)ψt=ε2ψxx+b210,ε(x)ζ(t)+b220,ε(x)ψ(x,t)x∈(0,1),t>0ψx(x,t)=0x=0,1(5)(5)對應(yīng)的廣義特征值問題為:{ζ∫01(λa110,ε-b110,ε)dx+∫01(λa120,ε-b120,ε)ψdx=0ε2ψxx+(b220,ε-λa220,ε)ψ=(λa210

5、,ε-b210,ε)ζ(6)為了便于分析,首先定義了加權(quán)a220,ε(x)的Lε算子,即:Lε=ε22/x2+b220,ε(x),對加權(quán)a220,ε(x)的Lε算子的廣義特征值問題{ε22/ψ/x2+b220,ε(x)ψ=λa220,ε(x)ψψ′(0)=ψ′(1)=0(7)進(jìn)行譜分析,得到了加權(quán)a220,ε(x)的Lε算子廣義特征值及特征函數(shù)的性質(zhì).然后對shadowsystem的廣義特征值問題進(jìn)行細(xì)致分析,根據(jù)其廣義特征值的符號我們

6、得到了shadowsystem的尖峰平衡解的不穩(wěn)定性結(jié)論. 本章的主要結(jié)果:定理2.4假設(shè)a1/a2>b1/b2,β≥0成立,當(dāng)d2充分小時,可以找到充分大的d0,使得當(dāng)d1≥d0時,則存在(α)充分大,當(dāng)α≥(α)時,shadowsystem的尖峰平衡解在R×H2(0,1)上是線性不穩(wěn)定的. 2.在第三章中對方程組(3)的尖峰平衡解進(jìn)行穩(wěn)定性分析.首先將方程組(3)在尖峰平衡解處線性化,得到了其相應(yīng)的廣義特征值問題.由

7、于(3)的尖峰平衡解是shadowsystem的尖峰平衡解擾動而來的,因此在第二章結(jié)論的基礎(chǔ)上,對(3)的特征方程進(jìn)行分析,從而得到了方程組(3)的尖峰平衡解的不穩(wěn)定性結(jié)論.本章的主要結(jié)果:定理3.2假設(shè)a1/a2>b1/b2,β≥0成立,當(dāng)k0≠0,d2充分小時,可以找到充分大的d0,使得當(dāng)d1≥d0時,則存在α充分大,當(dāng)α≥(α)時,non-shadowsystem的尖峰平衡解在H2(0,1)×H2(0,1)上是不穩(wěn)定的.

8、3.在第四章中對方程組(1)當(dāng)α,ρ12都非常大時尖峰平衡解進(jìn)行穩(wěn)定性分析.首先回顧了[1]中對β=0時方程組尖峰平衡解的穩(wěn)定性分析,用相同的思路得到了不論β是否為零都不會影響方程組尖峰平衡解的不穩(wěn)定性.本章的主要結(jié)果:定理4.1(1)當(dāng)1/2(b1/b2+c1/c2)<a1/a2<1/4b1/b2+3/4c1/c2成立,并且(a1/a2,b1/b2,c1/c2)不在斜線Γ上(斜線定義在命題A.5[見1]中).或(2)1/4b1/b2+

9、3/4c1/c2<a1/a2<1/2(b1/b2+c1/c2)成立,則存在非常小的d0>0,使得對任一個0<d2<d0,shadowsystem的正的非常數(shù)平衡解(ξd20,ψd20(x))在R×H2(0,1)上是線性不穩(wěn)定的. 定理4.2(1)當(dāng)1/2(b1/b2+c1/c2)<a1/a2<1/4b1/b2+3/4c1/c2成立,并且(a1/a2,b1/b2,c1/c2)不在斜線Γ上(斜線定義在命題A.5[見1]中).或(2)

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