随机K型单调Lotka-Volterra系统的动力学行为

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jcd041991
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1986年,Smith研究了一类特殊的Kolmogorov系统,在该系统中,同一亚生物群落内部的各生物种群互惠共存,而分属于不同亚生物群落的生物种群相互竞争,Smith把这样的一个模型称作K型单调系统。由于理论和实际的重要性,经典的确定性的K型单调系统已经得到广泛的研究并取得了大量的成果。然而在现实的生态系统中,生物的生长过程必然会受到各种形式的随机干扰的影响,如果忽略掉随机因素的作用,可能会导致模型对系统行为所作的描述和预测发生偏差。基于此,本文在自治与非自治的两类K型单调Lotka-Volterra系统中引入了环境噪声的影响,进而应用随机微分方程的理论分析了引入随机扰动后的随机模型的动力学行为。对于非自治的随机K型单调Lotka-Volterra系统,首先得到了该模型全局正解存在唯一的条件,并证明了在该条件下,系统是均值最终有界的。然后通过应用It?公式和构造辅助函数的方法,研究了系统的随机持久性与全局吸引性,分别得到了系统随机持久与全局吸引的充分条件,进而通过采取一些适当的不等式技巧,以及应用Burkholder-Davis-Gundy不等式、Chebyshev不等式、Borel-Cantelli引理等随机微分方程的相关知识,分析了模型的全局正解在一定条件下满足的渐近性质。对于自治的随机K型单调Lotka-Volterra系统,首先根据K型单调矩阵的特征,分情况讨论了模型中各生物种群非平均持久的充分条件,其次分析了当外界的环境噪声充分大时,将对系统中各生物种群的发展产生怎样的影响,研究的结果证明了大的随机扰动对于生物种群的持久性是不利的。最后给出相应的数值算例,验证理论结果的正确性。
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