| 第80行: |
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| | 由于式中出现了四个参数<math>N</math>、<math>K</math>、<math>A</math>(鸟类捕食饱和点)、<math>B</math>(最大捕食率),需要通过无量纲化减少参数数量,同时将参数集中到逻辑斯蒂方程的部分,消除捕食率曲线中的参数来便于我们分析。 | | 由于式中出现了四个参数<math>N</math>、<math>K</math>、<math>A</math>(鸟类捕食饱和点)、<math>B</math>(最大捕食率),需要通过无量纲化减少参数数量,同时将参数集中到逻辑斯蒂方程的部分,消除捕食率曲线中的参数来便于我们分析。 |
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| − | # 式子两边除以<math>B</math>,令<math>x=N/A</math>。得到<math>\frac{A \mathrm{~d} x}{B \mathrm{~d} t}=\frac{R}{B} A x\left(1-\frac{A x}{K}\right)-\frac{x^{2}}{1+x^{2}}</math> | + | # 式子两边除以<math>B</math>,令<math>x=N/A</math>。得到<math>\frac{A \mathrm{~d} x}{B \mathrm{~d} t}=\frac{r}{B} A x\left(1-\frac{A x}{K}\right)-\frac{x^{2}}{1+x^{2}}</math> |
| − | # 引入无量纲时间<math>\tau=\frac{B t}{A}</math>,无量纲参数<math>\quad r=\frac{R A}{B}</math>与<math>\quad k=\frac{K}{A}</math>。再根据链式微分法则可到最终的化简方程:<math>\frac{\mathrm{d} x}{\mathrm{d} \tau } = rx(1-\frac{r}{x}) - \frac{x^2}{1+x^2} </math> | + | # 引入无量纲时间<math>\tau=\frac{B t}{A}</math>,无量纲参数<math>\quad r=\frac{r A}{B}</math>与<math>\quad k=\frac{K}{A}</math>。再根据链式微分法则可到最终的化简方程:<math>\frac{\mathrm{d} x}{\mathrm{d} \tau } = rx(1-\frac{r}{k}) - \frac{x^2}{1+x^2} </math> |
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| | ==分析过程== | | ==分析过程== |
| − | 生态学背景下,一般假设<math>r>0</math>。此时<math>N=0</math>通常为不稳定不动点,因此分析实际问题时一般关注<math>N>0</math>的不动点的情况,即 | + | <math display="block"> |
| | + | \frac{\mathrm{d} x}{\mathrm{d} \tau } = rx(1-\frac{r}{k}) - \frac{x^2}{1+x^2} |
| | + | </math> |
| | + | |
| | + | 令<math>\frac{\mathrm{d} x}{\mathrm{d} \tau } =0</math>。 |
| | + | 生态学背景下,一般假设<math>r>0</math>。此时<math>x^*=0</math>通常为不稳定不动点,因此分析实际问题时一般关注<math>x^*>0</math>的不动点的情况,即 |
| | + | <math display="block"> |
| | + | \frac{r(1-\frac{r}{k}) - \frac{x^2}{1+x^2} |
| | + | </math> |
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| | 对该方程可转化为求解两条曲线的交点问题。 | | 对该方程可转化为求解两条曲线的交点问题。 |
| − | * 左侧<math>y_1(N) = r(1 - \frac{N}{K})</math>是一条穿过<math>(0, r)</math> 和 <math>(K, 0)</math> 的直线,斜率为负。 | + | * 左侧<math>y_1(x) = r(1 - \frac{r}{k})</math>是一条穿过<math>(0, r)</math> 和 <math>(k, 0)</math> 的直线,斜率为负。 |
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| − | * 右侧<math>y_2(N) = \frac{BN}{A^2 + N^2}</math>从原点出发,先上升后下降,呈单峰状,与参数<math>r</math>、<math>K</math>均无关。 | + | * 右侧<math>y_2(x) = \frac{x^2}{1+x^2} </math>从原点出发,先上升后下降,呈单峰状,与参数<math>r</math>,<math>k</math>无关。 |
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| | [[File:Saddle Node case geometric-analyse.png|600px]] | | [[File:Saddle Node case geometric-analyse.png|600px]] |
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| − | 将环境承载力<math>K</math>视为主要控制参数
| + | 将<math>k</math>视为主要控制参数 |
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| − | * 当<math>K</math>很小时,可看到两条曲线仅有一个交点,且为一个稳定不动点。 | + | * 当<math>k</math>很小时,可看到两条曲线仅有一个交点,且为一个稳定不动点。 |
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| − | * 令<math>K</math>逐渐增大到某个临界值<math>K_1</math>时,<math>y_1(N)</math>与<math>y_2(N)</math>的下降段相切,出现了一个半稳定不动点。 | + | * 令<math>k</math>逐渐增大到某个临界值<math>k_1</math>时,<math>y_1(x)</math>与<math>y_2(x)</math>的下降段相切,出现了一个半稳定不动点。 |
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| − | * 继续增大<math>K</math>,<math>y_1(N)</math>与<math>y_2(N)</math>的下降段出现了两个不动点(一个不稳定,一个稳定)。 | + | * 继续增大<math>k</math>,<math>y_1(x)</math>与<math>y_2(x)</math>的下降段出现了两个不动点(一个不稳定,一个稳定)。 |
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| | 此时这块下降段区域的变化就是鞍结点分岔。 | | 此时这块下降段区域的变化就是鞍结点分岔。 |