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微分方程的分歧方法和稳定性

[关键词:微分方程,分歧方法]  [热度 ]
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作品编号:jskx0228,word全文:36页,合计:16000

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微分方程的分歧方法和稳定性毕业设计论文------

我们此次主要研究的是一类捕获问题的单调性、稳定性和分歧性。捕获是食物链中非常重要的一部分。因此研究捕获问题是十分具有生物学意义的。捕获问题的研究无论是对维持自然界物种平衡,还是对捕获经济收益持续最优化都是十分有益的。

在本文中,我们探讨的捕获问题模型是在 Neumann 边值条件下的 Logistic 模型。通过利用线性化分析,一致极值原理与反极值原理、稳定性理论和分歧理论等,我们对该模型的解进行分析,探究正解的全局结构;在? ? u 平面由方程得到一条连续可微的曲线,该曲线只有一个转折点,且在该转折点左转。因此,根据不同的捕获系数? , 我们将会求得 Logistic 方程恰好有零个、或一个,或两个解,及其稳定性。至于解关于x 的单调性,其与增长率a(x) ,其他因素b(x) ,捕获项h(x) ,以及其第一特征值相关。

文中,我们主要采用了非线性化分析,非线性分析的理论和方法起源于数学的许多领域,而本文中分线性分析主要是非线性方程线性化。同时,我们也利用了一致极值原理与反极值原理。进而根据稳定性理论和分歧理论,尤其是 Lyapunov 第一方法和Crandall-Rabinowtiz 分歧理论,对解的单调性、稳定性和分歧性进行研究。

根据(1-7)的生物学意义,我们可知物种密度 u(x)应为非负。所以我们主要研究的是(1-7)的正解存在性、单调性、稳定性和分歧性。

论文内容

本文主要分为四个章节

第一章为绪论。主要介绍选题背景和问题的研究现状。同时,提出问题模型,介绍本文观点,研究方法。

第二章为预备知识。主要介绍本文研究中涉及的理论知识。包括特征值问题、稳定性理论、分歧理论、极值与反极值原理。

第三章为主要结果的证明。主要是对问题(1-4)解的单调性分析,稳定性分析和分歧,并得出主要结果。

第四章为结论和展望。主要是对全文的总结,以及对问题研究的展望。

本文采用了非线性分析、一致极值原理和反极值原理,同时应用稳定性理论和分歧理论,得到解的全局结构和性质。

相较于前人的研究,本文的研究对增长率a(x) 的限制会更少, a(x) 取值范围更广

(小于? 2 4 )在[0,1] 内可变号的。非线性项 g(x, u) ? a(x)u ? b(x)u2 , h(x) 是与 x 相关的,更符合现实情况,具有现实意义。同时本文增加了单调性,可了解种群物种密度u(x) 随各种因素变化的情况(即种群的动态变化情况)。

我们现在讨论的是(4-1)解的单调性,稳定性和分歧性,将来我们可以讨论其对

称性。进一步,我们现在讨论的情况是一维的,我们接下来可以讨论高维情况下(4-1) 解的单调性,稳定性,分歧性,对称性。我们现在以h(x) ? 0, b(x) ? 0 为前提,可以试想一下当h(x), b(x) 在[0,1] 也是可变号的函数,此时(4-1)解的单调性、稳定性和分歧性又会是什么样子的。本文给出的是(4-1)这类生物模型正解稳定性和分歧性的研究方法。其非线性项是 g(x, u) ? a(x)u ? b(x)u2 ,而在现实的自然界中,其非线性项可能更为复杂,也可能不是关于u 的多项式函数,而是一些初等函数的复合函数,甚至可能出现u? 。这些方程的研究具有很大的空间和实际意义,而且研究方法可参照本文中的分析方法。

 

 


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