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  1. NTU Theses and Dissertations Repository
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請用此 Handle URI 來引用此文件: http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/66091
標題: 競爭擴散系統的行波解
Travelling Wave Solutions of Competition-Diffusion Systems
作者: Chueh-Hsin Chang
張覺心
指導教授: 陳俊全(Chiun-Chuan Chen)
關鍵字: 競爭擴散系統,異宿分歧,行波解,KPP型態方程,自由邊界問題,散佈速度,
competition-diffusion system,heteroclinic bifurcation,travelling waves,KPP type equation,free boundary problem,spreading speed,
出版年 : 2012
學位: 博士
摘要: 這篇博士論文分為兩個部分,以考慮兩種由生態學而來的偏微分方程的行波解。第一部份我們考慮三個物種的競爭擴散系統。第二部分是考慮關於雙物種的自由邊界問題。
關於三個物種的競爭擴散系統,其行波解可以考慮為 R^6 中某向量場的異宿軌道 (heteroclinic orbit)。方程的參數在適當的假設下,我們利用異宿軌道的分歧理論來證明,三個物種的行波解可由兩個連接到某個相同平衡點(equilibrium)的雙物種行波解分歧出來。此三物種行波解的每一個部分都是正解。其波形為:其中一個物種連接某個正態(positive state)到零,另一物種連接零到某個正態,
第三物種為介於以上兩物種中間,在某個長區間內靠近某正態的脈衝(pulse)。我們對方程的參數,在哪些範圍會有三物種的行波解,找到了某些明確的表現形式,來作為此結果的具體應用。
關於雙物種競爭模型的自由邊界問題,最早是由 Mimura, Yamdada 及 Yotsutani 所提出。基於 Du 和 Lin 的散佈--消滅二分性(spreading-vanishing dichotomy)的結果,我們假設,當時間趨於無窮,自由邊界的散佈速度會趨於某個常數,而由此考慮對應於原自由邊界問題的的行波解問題。我們得出此問題的行波解的存在性與唯一性。
We divide the thesis into two parts to investigate the travelling wave of two types partial differential
equations coming from ecology. In Part 1, we consider the 3-species Lotka-Volterra competition-diffusion systems. In
Part 2, we consider a free boundary problem for a two-species competitive model.
For the 3-species Lotka-Volterra competition-diffusion system, a travelling wave solution can be considered as a heteroclinic orbit of a vector field in R^6. Under suitable assumptions on the parameters of the equations, we apply a bifurcation theory of heteroclinic orbits to show that a 3-species travelling wave can bifurcate from two 2-species waves which connect to a common equilibrium. The three components of the 3-species wave obtained are positive and have the profiles that one component connects a positive state to zero, one component connects zero to a positive state, and the third component is a pulse between the previous two with a long middle part close to a positive constant. As concrete examples of application of our result,
we find several explicit regions of the parameters of the equations where the bifurcations of 3-species travelling waves occur.
The free boundary problem for a two-species competitive model in ecology was proposed by Mimura, Yamada and Yotsutani. Motivated by the
spreading-vanishing dichotomy obtained by Du and Lin, we
suppose the spreading speed of the free boundary tends to a constant as time tends to infinity and consider the corresponding travelling wave problem. We establish the existence and uniqueness of a travelling wave solution for
this free boundary problem.
URI: http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/66091
全文授權: 有償授權
顯示於系所單位:數學系

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