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8种群竞争模型(第2页)

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P1(0,0)、P2(N1,0)、P3(0,N2)、P41-σ11-σ1·σ2·N1,1-σ21-σ1·σ2·N2.

(1) 讨论平衡点P1(0,0)的稳定性

为此,将微分方程

x′1=r1·x1·(1-x1N1-σ1·x2N2)

x′2=r2·x2·(1-σ2·x1N1-x2N2)

的右端函数以其在P1(0,0)的一阶Taylor展式取代,构造线性动力系统

x′=r1·x1

x′2=r2·x2,

此时系数矩阵A=r10

0r2,其两特征值λ1=r10,λ2=r20,按照上一节中判断平衡点稳定性的方法,计算得

P=-(a11+a22)=-(r1+r2)0,p2≥4q,

P1(0,0)是不稳定性的(结点);这表明两种群不会同时灭绝.

(2) 确定平衡点P2(N1,0)的稳定性

将微分方程

x′1=r1·x1·(1-x1N1-σ1·x2N2)

x′2=r2·x2(1-σ2·x1N1-x2N2)

的右端函数以其在P2(N1,0)的一阶Taylor展式取代,构造线性动力系统

x′1=-r·(x1-N1)-σ1N1N2r1·x2

x′2=(1-σ2)r2·x2,

此时系数矩阵为

A=-r1-σ1N1N2·r1

0(1-σ2)·r2,

A的两个特征值分别为:

λ1=-r11时,平衡点P2(N1,0)是(局部)稳定的;条件σ21表示在消耗供养乙的资源中甲强于乙,此时,乙种群终将在竞争中灭绝,而甲种群能够一直存活下去并趋向于其最大容量N1.

(3) 确定平衡点P3(0,N2)的稳定性

与2的讨论类似,可以得平衡点P3(0,N2)是(局部)稳定的充要条件为σ11;条件σ11表示在消耗供养甲的资源中乙强于甲,此时,甲种群终将要在竞争中灭绝,而乙种群能够一直存活下去.

(4) 确定平衡点P41-σ11-σ1σ2·N1,1-σ11-σ1σ2·N2的稳定性

平衡点P41-σ11-σ1σ2·N1,1-σ11-σ1σ2·N2只有在第一象限内方有实际意义,为此应有σi(i=1,2)同时大于“1”

或同时小于“1”

,采用类似2的分析,可以得到当σi(i=1,2)同时大于“1”

时,平衡点P4为一鞍点,是不稳定的;当σi(i=1,2)同时小于“1”

时,平衡点P4为一稳定的结点.σ1

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