2。主要结果
首先,它很容易验证模型(
1.5)gydF4y2Ba有两个简单的平衡(属于的边界
R米米l:mi>
+米米l:mo>
2米米l:mn>
,也就是说,在一个或多个种群密度为零或者是灭绝),也就是说,
E米米l:mi>
0米米l:mn>
=米米l:mo>
(米米l:mo>
0,0米米l:mn>
)米米l:mo>
和
E米米l:mi>
1米米l:mn>
=米米l:mo>
(米米l:mo>
1,0米米l:mn>
)米米l:mo>
。为积极的平衡,集
(2.1)米米l:mtext>
r米米l:mi>
N米米l:mi>
(米米l:mo>
1米米l:mn>
- - - - - -米米l:mo>
N米米l:mi>
)米米l:mo>
- - - - - -米米l:mo>
(米米l:mo>
1米米l:mn>
- - - - - -米米l:mo>
e米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
一个米米l:mi>
N米米l:mi>
)米米l:mo>
P米米l:mi>
=米米l:mo>
0米米l:mn>
,米米l:mo>
P米米l:mi>
(米米l:mo>
1米米l:mn>
- - - - - -米米l:mo>
e米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
一个米米l:mi>
N米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
δ米米l:mi>
P米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
d米米l:mi>
)米米l:mo>
=米米l:mo>
0米米l:mn>
,米米l:mo>
的收益率
(2.2)米米l:mtext>
N米米l:mi>
(米米l:mo>
1米米l:mn>
- - - - - -米米l:mo>
N米米l:mi>
)米米l:mo>
=米米l:mo>
1米米l:mn>
r米米l:mi>
δ米米l:mi>
(米米l:mo>
(米米l:mo>
1米米l:mn>
- - - - - -米米l:mo>
e米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
一个米米l:mi>
N米米l:mi>
)米米l:mo>
(米米l:mo>
1米米l:mn>
- - - - - -米米l:mo>
e米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
一个米米l:mi>
N米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
d米米l:mi>
)米米l:mo>
)米米l:mo>
。米米l:mo>
我们有下面的引理关于积极平衡的存在。
引理2.1(见[< xref ref-type =“bibr”掉= " B8 " > < / xref > 8])。
假设
1米米l:mn>
- - - - - -米米l:mo>
e米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
一个米米l:mi>
>米米l:mo>
d米米l:mi>
。模型(
1.5)gydF4y2Ba有一个独特的积极的平衡
E米米l:mi>
*米米l:mi>
=米米l:mo>
(米米l:mo>
N米米l:mi>
*米米l:mi>
,米米l:mo>
P米米l:mi>
*米米l:mi>
)米米l:mo>
如果下面的不平等是适用的:
d米米l:mi>
≥米米l:mo>
2米米l:mn>
(米米l:mo>
1米米l:mn>
- - - - - -米米l:mo>
2米米l:mn>
e米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
一个米米l:mi>
/米米l:mo>
2米米l:mn>
)米米l:mo>
;
引理2.2。
让
1米米l:mn>
- - - - - -米米l:mo>
e米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
一个米米l:mi>
>米米l:mo>
d米米l:mi>
,然后
Ω米米l:mi>
=米米l:mo>
{米米l:mo>
(米米l:mo>
N米米l:mi>
,米米l:mo>
P米米l:mi>
)米米l:mo>
∣米米l:mo>
0米米l:mn>
≤米米l:mo>
N米米l:mi>
≤米米l:mo>
1米米l:mn>
,米米l:mo>
0米米l:mn>
≤米米l:mo>
P米米l:mi>
≤米米l:mo>
(米米l:mo>
1米米l:mn>
- - - - - -米米l:mo>
e米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
一个米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
d米米l:mi>
)米米l:mo>
/米米l:mo>
δ米米l:mi>
}米米l:mo>
是一个地区吸引所有解决方案的模型(
1.5gydF4y2Ba在积极的内部象限)启动
R米米l:mi>
+米米l:mo>
2米米l:mn>
。
证明。
让
(米米l:mo>
N米米l:mi>
(米米l:mo>
t米米l:mi>
)米米l:mo>
,米米l:mo>
P米米l:mi>
(米米l:mo>
t米米l:mi>
)米米l:mo>
)米米l:mo>
任何解决方案的模型(
1.5gydF4y2Ba用积极的初始条件)。请注意,
d米米l:mi>
N米米l:mi>
/米米l:mo>
d米米l:mi>
t米米l:mi>
≤米米l:mo>
N米米l:mi>
(米米l:mo>
1米米l:mn>
- - - - - -米米l:mo>
N米米l:mi>
)米米l:mo>
,通过一个标准的比较论证,我们有
(2.3)米米l:mtext>
lim米米l:mi>
t米米l:mi>
→米米l:mo>
∞米米l:mi>
吃晚饭米米l:mi>
N米米l:mi>
(米米l:mo>
t米米l:mi>
)米米l:mo>
≤米米l:mo>
1米米l:mn>
。米米l:mo>
然后,
(2.4)米米l:mtext>
d米米l:mi>
P米米l:mi>
d米米l:mi>
t米米l:mi>
=米米l:mo>
P米米l:mi>
(米米l:mo>
1米米l:mn>
- - - - - -米米l:mo>
e米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
一个米米l:mi>
N米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
d米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
δ米米l:mi>
P米米l:mi>
)米米l:mo>
≤米米l:mo>
P米米l:mi>
(米米l:mo>
1米米l:mn>
- - - - - -米米l:mo>
e米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
一个米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
d米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
δ米米l:mi>
P米米l:mi>
)米米l:mo>
。米米l:mo>
同样,自
1米米l:mn>
- - - - - -米米l:mo>
e米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
一个米米l:mi>
>米米l:mo>
d米米l:mi>
,我们有
(2.5)米米l:mtext>
lim米米l:mi>
t米米l:mi>
→米米l:mo>
∞米米l:mi>
吃晚饭米米l:mi>
P米米l:mi>
(米米l:mo>
t米米l:mi>
)米米l:mo>
≤米米l:mo>
1米米l:mn>
- - - - - -米米l:mo>
e米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
一个米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
d米米l:mi>
δ米米l:mi>
。米米l:mo>
另一方面,
(米米l:mo>
N米米l:mi>
,米米l:mo>
P米米l:mi>
)米米l:mo>
∈米米l:mo>
Ω米米l:mi>
,我们有
d米米l:mi>
N米米l:mi>
/米米l:mo>
d米米l:mi>
t米米l:mi>
|米米l:mo>
N米米l:mi>
=米米l:mo>
0米米l:mn>
=米米l:mo>
0米米l:mn>
和
d米米l:mi>
P米米l:mi>
/米米l:mo>
d米米l:mi>
t米米l:mi>
|米米l:mo>
P米米l:mi>
=米米l:mo>
0米米l:mn>
=米米l:mo>
0米米l:mn>
。因此,
Ω米米l:mi>
是一个地区的吸引力。因此,我们将专注于积极的稳定平衡
E米米l:mi>
*米米l:mi>
只有在该地区
Ω米米l:mi>
。
在下面,我们将对全球稳定的积极的平衡
E米米l:mi>
*米米l:mi>
=米米l:mo>
(米米l:mo>
N米米l:mi>
*米米l:mi>
,米米l:mo>
P米米l:mi>
*米米l:mi>
)米米l:mo>
对模型(
1.5)gydF4y2Ba通过构造一个新的李雅普诺夫函数由徐的工作动机
3]gydF4y2Ba。
定理2.3。
如果
一个米米l:mi>
≤米米l:mo>
2米米l:mn>
,积极的平衡
E米米l:mi>
*米米l:mi>
=米米l:mo>
(米米l:mo>
N米米l:mi>
*米米l:mi>
,米米l:mo>
P米米l:mi>
*米米l:mi>
)米米l:mo>
的模型(
1.5gydF4y2Ba在该地区)是全局渐近稳定
Ω米米l:mi>
。
证明。
对模型(
1.5),gydF4y2Ba我们构造一个李雅普诺夫函数的形式
(2.6)米米l:mtext>
V米米l:mi>
(米米l:mo>
N米米l:mi>
,米米l:mo>
P米米l:mi>
)米米l:mo>
=米米l:mo>
∫米米l:mo>
N米米l:mi>
*米米l:mi>
N米米l:mi>
1米米l:mn>
- - - - - -米米l:mo>
e米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
一个米米l:mi>
ξ米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
d米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
δ米米l:mi>
P米米l:mi>
*米米l:mi>
1米米l:mn>
- - - - - -米米l:mo>
e米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
一个米米l:mi>
ξ米米l:mi>
d米米l:mi>
ξ米米l:mi>
+米米l:mo>
∫米米l:mo>
P米米l:mi>
*米米l:mi>
P米米l:mi>
η米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
P米米l:mi>
*米米l:mi>
η米米l:mi>
d米米l:mi>
η米米l:mi>
。米米l:mo>
请注意,
V米米l:mi>
(米米l:mo>
N米米l:mi>
,米米l:mo>
P米米l:mi>
)米米l:mo>
非负,
V米米l:mi>
(米米l:mo>
N米米l:mi>
,米米l:mo>
P米米l:mi>
)米米l:mo>
=米米l:mo>
0米米l:mn>
当且仅当
(米米l:mo>
N米米l:mi>
,米米l:mo>
P米米l:mi>
)米米l:mo>
=米米l:mo>
(米米l:mo>
N米米l:mi>
*米米l:mi>
,米米l:mo>
P米米l:mi>
*米米l:mi>
)米米l:mo>
。此外,对时间的导数
V米米l:mi>
的解决方案(
1.5)gydF4y2Ba是
(2.7)米米l:mtext>
d米米l:mi>
V米米l:mi>
d米米l:mi>
t米米l:mi>
=米米l:mo>
1米米l:mn>
- - - - - -米米l:mo>
e米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
一个米米l:mi>
N米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
d米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
δ米米l:mi>
P米米l:mi>
*米米l:mi>
1米米l:mn>
- - - - - -米米l:mo>
e米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
一个米米l:mi>
N米米l:mi>
d米米l:mi>
N米米l:mi>
d米米l:mi>
t米米l:mi>
+米米l:mo>
P米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
P米米l:mi>
*米米l:mi>
P米米l:mi>
d米米l:mi>
P米米l:mi>
d米米l:mi>
t米米l:mi>
。米米l:mo>
用的表情
d米米l:mi>
N米米l:mi>
/米米l:mo>
d米米l:mi>
t米米l:mi>
和
d米米l:mi>
P米米l:mi>
/米米l:mo>
d米米l:mi>
t米米l:mi>
中定义的(
1.5)(
2.7),gydF4y2Ba我们可以获得
(2.8)米米l:mtext>
d米米l:mi>
V米米l:mi>
d米米l:mi>
t米米l:mi>
=米米l:mo>
(米米l:mo>
1米米l:mn>
- - - - - -米米l:mo>
e米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
一个米米l:mi>
N米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
d米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
δ米米l:mi>
P米米l:mi>
*米米l:mi>
)米米l:mo>
(米米l:mo>
r米米l:mi>
N米米l:mi>
(米米l:mo>
1米米l:mn>
- - - - - -米米l:mo>
N米米l:mi>
)米米l:mo>
1米米l:mn>
- - - - - -米米l:mo>
e米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
一个米米l:mi>
N米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
P米米l:mi>
*米米l:mi>
)米米l:mo>
- - - - - -米米l:mo>
δ米米l:mi>
(米米l:mo>
P米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
P米米l:mi>
*米米l:mi>
)米米l:mo>
2米米l:mn>
=米米l:mo>
(米米l:mo>
1米米l:mn>
- - - - - -米米l:mo>
e米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
一个米米l:mi>
N米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
d米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
δ米米l:mi>
P米米l:mi>
*米米l:mi>
)米米l:mo>
(米米l:mo>
r米米l:mi>
N米米l:mi>
(米米l:mo>
1米米l:mn>
- - - - - -米米l:mo>
N米米l:mi>
)米米l:mo>
1米米l:mn>
- - - - - -米米l:mo>
e米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
一个米米l:mi>
N米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
r米米l:mi>
N米米l:mi>
*米米l:mi>
(米米l:mo>
1米米l:mn>
- - - - - -米米l:mo>
N米米l:mi>
*米米l:mi>
)米米l:mo>
1米米l:mn>
- - - - - -米米l:mo>
e米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
一个米米l:mi>
N米米l:mi>
*米米l:mi>
)米米l:mo>
- - - - - -米米l:mo>
δ米米l:mi>
(米米l:mo>
P米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
P米米l:mi>
*米米l:mi>
)米米l:mo>
2米米l:mn>
。米米l:mo>
定义
(2.9)米米l:mtext>
ϕ米米l:mi>
(米米l:mo>
N米米l:mi>
)米米l:mo>
=米米l:mo>
1米米l:mn>
- - - - - -米米l:mo>
e米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
一个米米l:mi>
N米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
d米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
δ米米l:mi>
P米米l:mi>
*米米l:mi>
,米米l:mo>
然后
(2.10)米米l:mtext>
ϕ米米l:mi>
(米米l:mo>
N米米l:mi>
*米米l:mi>
)米米l:mo>
=米米l:mo>
0米米l:mn>
,米米l:mo>
ϕ米米l:mi>
′米米l:mi>
(米米l:mo>
N米米l:mi>
)米米l:mo>
=米米l:mo>
1米米l:mn>
+米米l:mo>
一个米米l:mi>
e米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
一个米米l:mi>
N米米l:mi>
>米米l:mo>
0米米l:mn>
。米米l:mo>
所以,
(2.11)米米l:mtext>
(米米l:mo>
N米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
N米米l:mi>
*米米l:mi>
)米米l:mo>
(米米l:mo>
ϕ米米l:mi>
(米米l:mo>
N米米l:mi>
)米米l:mo>
- - - - - -米米l:mo>
ϕ米米l:mi>
(米米l:mo>
N米米l:mi>
*米米l:mi>
)米米l:mo>
)米米l:mo>
>米米l:mo>
0米米l:mn>
。米米l:mo>
然后我们可以得到
(2.12)米米l:mtext>
d米米l:mi>
V米米l:mi>
d米米l:mi>
t米米l:mi>
≤米米l:mo>
0米米l:mn>
。米米l:mo>
如果
(2.13)米米l:mtext>
(米米l:mo>
1米米l:mn>
- - - - - -米米l:mo>
e米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
一个米米l:mi>
N米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
d米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
δ米米l:mi>
P米米l:mi>
*米米l:mi>
)米米l:mo>
(米米l:mo>
r米米l:mi>
N米米l:mi>
(米米l:mo>
1米米l:mn>
- - - - - -米米l:mo>
N米米l:mi>
)米米l:mo>
1米米l:mn>
- - - - - -米米l:mo>
e米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
一个米米l:mi>
N米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
r米米l:mi>
N米米l:mi>
*米米l:mi>
(米米l:mo>
1米米l:mn>
- - - - - -米米l:mo>
N米米l:mi>
*米米l:mi>
)米米l:mo>
1米米l:mn>
- - - - - -米米l:mo>
e米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
一个米米l:mi>
N米米l:mi>
*米米l:mi>
)米米l:mo>
≤米米l:mo>
0米米l:mn>
持有,相当于
(2.14)米米l:mtext>
(米米l:mo>
N米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
N米米l:mi>
*米米l:mi>
)米米l:mo>
(米米l:mo>
r米米l:mi>
N米米l:mi>
(米米l:mo>
1米米l:mn>
- - - - - -米米l:mo>
N米米l:mi>
)米米l:mo>
1米米l:mn>
- - - - - -米米l:mo>
e米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
一个米米l:mi>
N米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
r米米l:mi>
N米米l:mi>
*米米l:mi>
(米米l:mo>
1米米l:mn>
- - - - - -米米l:mo>
N米米l:mi>
*米米l:mi>
)米米l:mo>
1米米l:mn>
- - - - - -米米l:mo>
e米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
一个米米l:mi>
N米米l:mi>
*米米l:mi>
)米米l:mo>
≤米米l:mo>
0米米l:mn>
。米米l:mo>
集
φ米米l:mi>
(米米l:mo>
N米米l:mi>
)米米l:mo>
=米米l:mo>
r米米l:mi>
N米米l:mi>
(米米l:mo>
1米米l:mn>
- - - - - -米米l:mo>
N米米l:mi>
)米米l:mo>
/米米l:mo>
(米米l:mo>
1米米l:mn>
- - - - - -米米l:mo>
e米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
一个米米l:mi>
N米米l:mi>
)米米l:mo>
,我们获得
φ米米l:mi>
(米米l:mo>
0米米l:mn>
)米米l:mo>
=米米l:mo>
0米米l:mn>
和
(2.15)米米l:mtext>
φ米米l:mi>
′米米l:mi>
(米米l:mo>
N米米l:mi>
)米米l:mo>
=米米l:mo>
r米米l:mi>
(米米l:mo>
(米米l:mo>
1米米l:mn>
- - - - - -米米l:mo>
2米米l:mn>
N米米l:mi>
)米米l:mo>
(米米l:mo>
1米米l:mn>
- - - - - -米米l:mo>
e米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
一个米米l:mi>
N米米l:mi>
)米米l:mo>
- - - - - -米米l:mo>
一个米米l:mi>
N米米l:mi>
(米米l:mo>
1米米l:mn>
- - - - - -米米l:mo>
N米米l:mi>
)米米l:mo>
e米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
一个米米l:mi>
N米米l:mi>
)米米l:mo>
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1米米l:mn>
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是全局渐近稳定的。这就完成了证明。