关联色噪声对集合种群稳定性和平均灭绝时间的影响

基于Levins模型的研究基础上,大量研究者对“集合种群”稳定性方面的问题进行了探讨,但是之前的大多数研究都局限于确定性Levins模型,或者只是单纯地在系统中加入理想的白噪声.本文根据经典的存在生境破坏的集合种群模型,分析了具有相同关联时间的色关联高斯色噪声对集合种群稳定性的影响,根据统一色噪声近似的方法,推导出集合种群模型的近似福克－普朗克方程(AFPE),在稳态情况下,得到系统稳态概率分布函数(SPDF)的解析解.应用最速下降法,得到系统的平均灭绝时间(MFPT)的解析表达式.对计算结果进行数值分析,最终的图像分析表明：(1)加性噪声强度D的增加导致Levins模型中集合种群稳定性被弱化,而乘性噪声强度Q的增加对Levins模型中集合种群的稳定性会产生不利影响;(2)τ的增加使集合种群的稳定性得到强化;(3)噪声正关联时(0<λ<1),|λ|的增大会增加集合种群的稳定性;而负关联时(－1<λ<0),|λ|的增大却会使集合种群的稳定性弱化;(4)平均灭绝时间T(xs→x0)是Q的减函数,Q的增加会促使集合种群平均灭绝时间减小;(5)T(xs→x0)是τ的单调增函数,τ的增加延缓集合种群的灭绝.     

噪声对捕食者—被捕食者模型中猎物灭绝时间的影响

把平均灭绝时间引入到捕食者—被捕食者模型,利用最快下降法,得到了该模型的平均首次通过时间的表达式,分析了噪声强度及其关联对被捕食者(猎物)的平均灭绝时间的影响.对计算结果的数值分析结果表明：(1)当猎物处于x－这个稳定态时,加性噪声强度D增加弱化猎物群体的稳定性,D的增加导致猎物灭绝时间T＋(x－→xu)减小.同时,乘性噪声强度Q增加强化猎物群体的稳定性,Q的增加导致猎物灭绝时间T＋(x－→xu)增大.(2)当猎物处于x＋这个稳定态时,加性噪声强度D增加强化猎物群体的稳定性,乘性噪声强度Q增加弱化猎物群体的稳定性,Q的增加导致猎物灭绝时间T－(x＋→xu)减小.(3)T＋(x－→xu)随λ变化以D为参量的曲线出现了一个类似于共振峰的极大值,λ存在一个范围(0.4<λ<0.8),在这个范围内,猎物的平均灭绝时间较长,猎物不易灭绝,这对防止猎物灭绝具有积极意义.(4)T－(x＋→xu)随D变化以Q为参量的曲线出现了一个类似于共振峰的极大值,此时一定范围内的乘性噪声强度Q(Q>0.5)会造成极大值消失的情况,这会导致猎物群体系统的稳定性下降,平均灭绝时间变短,对防止猎物灭绝是不利的.     

基于色关联高斯噪声理论下捕食者-被捕食者模型中被捕食者的平均灭绝时间

在经典的捕食者—被捕食者模型中,引入分析猎物演化趋势的平均灭绝时间,利用最快下降法,通过理论计算推导得到该模型的平均首次通过时间的解析表达式,对噪声强度及其关联对被捕食者(猎物)和系统的平均灭绝时间之间的影响进行分析.理论计算结果的数值分析研究表明：(1)被捕食者的平均灭绝时间T＋(x－→xu)随加性噪声强度D的变化趋势呈现出单调递减函数图像.(2)平均灭绝时间T－(x＋→xu)随着D的增加而迅速减小,即T－(x＋→xu)关于D呈现出单调减函数的关系图.(3)随着乘性噪声强度Q的增加,T(x±→xu)出现一个迅速增加并达到峰值的过程,然后迅速减小.(4)噪声间关联强度λ对平均灭绝时间T－(x＋→xu)和T＋(x－→xu)呈现出完全不同的影响方式.上述结果可以从统计物理学的角度为濒危物种、稀有珍贵物种保护提供一定理论指导,以确保生物多样性保护更有力地开展.     

时间延迟和关联噪声对基因转录调节系统统计性质的影响

研究延迟时间τ和交叉关联噪声对基因转录调节系统关联函数C(s)和弛豫时间TC的影响.在小延迟近似下,利用微扰理论,得到了系统的定态概率分布函数Pst(x).基于Pst(x),通过Stratonovich解耦近似框架导出了C(s)和TC的近似表达式.数值计算结果表明,TC随乘性噪声强度D的变化曲线呈一单峰结构,τ和噪声间正关联时的关联强度λ的增大均使TC增大,而噪声间负关联时|λ|和加性噪声强度α的增大则使TC减小;系统态变量x(蛋白质浓度)的C(s)随时间s呈指数规律衰减,τ对C(s)的影响显示一个临界行为,即存在一个临界值τC,当ττC时,τ的增大使C(s)增大,而ττC时,使C(s)减小.λ0时,λ增大使C(s)增大,而λ0时,使其减小.D对C(s)的影响也显示一个临界行为,即D较小和较大时D的增大对C(s)的影响相反,然而,α的增大只会使C(s)值减小.     

关联色噪声对具有免疫监视下肿瘤细胞生长系统稳定性和瞬态性质的影响

基于具有催化作用的Michaelis-Menten反应模型,得到一种更全面的具有免疫监视下肿瘤细胞生长系统的一维朗之万方程.考虑肿瘤细胞增殖过程中生长环境等因素的变化而导致生长率和死亡率的波动,通过线性化近似和最快下降等方法计算系统的稳态概率分布函数和平均首次通过时间,并以此作为观察肿瘤细胞生长过程中的稳定性和瞬态性质的窗口,分析噪声对肿瘤细胞生长过程的影响.结果表明：1)当改变噪声强度D和Q时,肿瘤细胞数概率分布函数Pst(x)的结构会发生改变,系统产生多极值和单极值之间的结构转换,导致系统产生类相变;2)平均首次通过时间T＋(xu→x＋)是乘性噪声强度D的单调增函数,T－(xu→x－)却是D的单调减函数;3)T＋(xu→x＋)随加性噪声强度Q变化的图像出现一个类似“共振峰”的极大值,而T－(xu→x－)是关于Q的减函数;4)T＋(xu→x＋)随噪声间关联时间τ变化时,表现出单调递减和“共振峰”两种状态的转换,而T－(xu→x－)的图像随τ的变化呈现出单峰值样态;5)T＋(xu→x＋)随噪声间关联强度λ的变化出现类似于“共振峰”的极大值,T－(xu→x－)是λ的单调减函数.上述结果有助于人们掌握肿瘤细胞的生长动力学特性,不仅能够为临床上肿瘤细胞生长研究提供一定理论基础,而且还能为临床医学上肿瘤检测和治疗提供理论指导,对控制和治疗肿瘤疾病有一定的指导意义.     

在关联噪声驱动下双稳系统的MFPT

讨论了在关联噪声驱动下双稳系统的瞬变性质 ,计算了该系统的平均第一通过时间 (MFPT) .数值计算表明 :在正关联的条件下 (λ>0 ) ,MFPT随噪声关联τ增大而减少 ;在负关联的条件下 (λ <0 ) ,MFPT随τ增大而增大 .同时还发现 ,在完全正关联的条件下 (λ=1 ) ,若加性噪声强度等于乘性噪声强度 (α =D) ,则MFPT趋于无穷大 ;若α/D≈ 0 .87,则平均第一通过时间等于零 .     

关联色噪声驱动的单模激光的光强关联时间

采用线性化近似,计算了加性信号调制下色泵噪声和色量子噪声驱动的单模激光增益模型的光强关联时间,发现当两噪声间互关联程度λ〈0时,光强关联时间T随量子噪声强度D和泵噪声强度Q的变化曲线中出现极小值（即出现抑制）;当λ≥0时,光强关联时间T随量子噪声强度D和泵噪声强度Q的增加而单调增加．同时还分析了参数r,γ,Ω对’T-D和T-Q曲线的影响,发现当λ〈0时,随着噪声关联时间τ的增大,T-D和T-Q曲线的极小值升高,极小值位置基本不变;随着信号频率Ω的增大,T-D和T-Q曲线的极小值略有增加,极小值位置基本不变;随着衰减系数γ的增大,T-D和T-Q曲线的极小值略有下降,极小值位置基本不变．     

两类噪声对光学双稳系统性质的影响

利用斯特拉托诺维奇近似得到关联函数C(s)表达式的基础上,分析高斯噪声和非高斯噪声对系统性质的影响。结果表明:①C(s)随非高斯噪声参数Q的增大出现峰值,表明随Q的增大,输出x的涨落的衰减先慢后快;②高斯噪声强度D较小时,C(s)随D的增大而增大,但D超过一定数值时,C(s)不再随D的增大而变化;③C(s)随自关联时间τ的增大出现极大值,且关联强度λ越小,该极大值越明显;④λ取值较小时,C(s)随非高斯噪声参数q的增大而增大,λ取值较大时,C(s)随q的增大而减小,表明由于λ的取值不同,q既可以延缓也可以加快x涨落的消退。     

生境破坏的空间结构对集合种群动态的影响

构建任意生境破坏结构下集合种群动态的元胞自动机模型,研究生境破坏的空间结构对集合种群全局密度及局部密度的影响.该模型不仅包括了生境破坏的空间结构,而且能够描述集合种群的空间分布模式.模型结果表明:生境破坏的空间结构复杂地影响着集合种群的全局密度和局部密度;生境破坏的混合分布增大了集合种群灭绝的风险;生境破坏的聚集分布降低了集合种群灭绝的风险.在生境破坏比例较小或较大时,集合种群全局密度和局部密度随生境破坏比例的增加而加大,随生境破坏聚集度的增加而减小,且生境破坏比例对集合种群动态的影响要大于生境破坏聚集度的影响.但在特定的情况下,即生境破坏比例在55%左右时,生境聚集度的增加可能会使集合种群的全局密度和局部密度都减小.此外,发现集合种群的局部密度存在一个阈值,当集合种群局部密度低于此值时,集合种群将无法续存.这意味着在生物保护中不能仅仅考虑生境的恢复、斑块的质量,还需要考虑生境破坏的空间结构和被保护物种的局部密度.     

关于一类E-凸集的判别准则

首先给出了集合A={λ∈[0，1]：E(y) λ(E(x)-E(y))∈x，任意x，Y∈x}的稠密性证明，然后利用此引理并在映射E：R^n→R^n为连续映射的条件下，给出了一类E-凸集合的一个充要条件，这样将集合E-凸性的验证转化为验证对某一个λ∈(0，1)，AEx (1-λ)Eλ∈x是否成立，简化了该类E-凸集合的判别。     

关联色噪声驱动的线性系统的统计分析

精确计算了关联时间为τ1和τ2的两相关O－U噪声所驱动线性系统的关联函数、功率谱及定态几率分布．发现：a．噪声间关联强度λ对系统的关联函数、功率谱及定态几率分布都有很大的影响；b．当驱动两O－U噪声的白噪声间的关联时间τ和两O－U噪声的自关联时间相等（τ=τ1=τ2）时，直接关联和间接关联所计算出来的关联函数、功率谱及定态几率分布是相同的；C．在完全负关联（λ=－1），且各噪声的关联时间和强度都相等时，系统的关联函数、功率谱及相对涨落变为0，即确定论情形．     

一类算子的谱理论(Ⅰ)——(AC)算子的基本性质

设X是复B-空间,B(X)是X上有界线性算子全体,C是复平面,F是C的一切闭子集类,我们引入一类算子,并研究它的谱理论,算子T∈B(X)称为(AC)算子,若T有性质(A)与(C),我们证明:(1)T∈B(X)是(AC)算子当且仅当对F到X的闭子空间类的同态X(·)满足下述条件:(ⅰ)(F_1∩F_2)=X(F_1)∩X(F_2);(ⅱ)X(φ)={0},X(C)=X;(ⅲ)TX(F)X(F);(ⅳ)σ(T|X(F))F;(ⅴ)对x∈X若存在解析函数x(λ):CF→X,使(λI-T)x(λ)=x,则x(λ)∈X(F),λ∈CF,(2)设T∈B(X)是(AC)算子,则对任何F∈F,有:(ⅰ)若X_T(F)≠{0},则F∩σ(T)≠φ;(ⅱ)若X_T(F)={0},则F∩σ_p(T)=φ,(3)设T∈B(X),σ(T)位于光滑Jordan曲线Γ上,又对每个z∈Γ,存在Γ邻域V上非零解析函数f(z),使 ‖f(z)R(λ,T)‖≤M_z,λ≠z,λ∈V,M_z>0,则T是(AC)算子。     

赝标介子B,T的单举衰变

本文讨论了赝标介子(J~p=0~-)B_u、B_d、B_s、B_c、T_u、T_d、T_s、T_c、T_b的单举衰变。分析了QCD效应与相空间修正对旁观者图形与非旁观者图形的贡献,得到Br(Bi→e(?)x)≤13.4%,Br(B_i→μv_ux)≤13.4%与实验一致,并且预言了Br(B_iμτV_τx)≤4%,Br(T_i→lv_(?)x)≈10.3%,用衰变常数f_(Bi)表示出了τ(B_i)/τ(B_j)的范围,另外得到τ(T_d~±)≈τ(T_s~±)≈T(T_b~±),τ(T_d~t)≥T(T_u~0)、τ(T_d~±)≥τ(T_c~0)、非旁观者图形对T_i介子的衰变贡献不大。     

生态位构建通过修复破坏生境对集合种群动态的影响

基于具有生境破碎作用下的集合种群模型，建立了存均匀场假设下的微分方程模型，充分探讨了具有生态位构建效应的有机体活动对破碎斑块修复产生的生态结果．通过稳定性分析与元胞自动机方法模拟表明：集合种群的续存条件不仪依赖于侵占力与灭绝率之间的平衡，而且也包括集合种群的生态位构建能力与生境自然消耗率之间的平衡；当灭绝率大于侵占率时，集合种群也可以在低水平上续存，并且在该过程中集合种群依赖于两个阈值条件，分别是生态位构建能力和集合种群的初始状态．集合种群的大小与其生态位构建能力成正比，即构建能力强者，集合种群数量相应增加．因此，对环境具有较强的正效应的有机体或种群在维护牛境的有效性中起重要作用．     

高阶非线性泛函微分方程的强迫振动性（英文）

主要考察以下具有强迫振动项的高阶泛函微分方程x(n)(t)+∑mi=1qi(t)|x(τ(t))|~(λi-1)x(τ(t))=e(t),t∈[t_0,∞],n∈N的振动性.其中λ_i0是常数且λ_1λ_2…λ_m,qi(t),e(t)∈C[t_0,∞),τ(t)∈C~1[t_0,∞).高阶微分方程的强迫项e(t)没有限制条件,研究两种情况:(ⅰ)q_i(t)0,λi1,且τ(t)≤t(≥t);(ⅱ)q_i(t)变号,0λi1,且τ(t)≤t(≥t).     

一类一阶差分方程周期边值问题正解连通分支的振荡及无穷多个正解的存在性

本文研究了一类一阶差分方程周期边值问题-Δx(t)+q(t)x(t)=λa(t)x(t)+f(t,x(t))x(t),t∈T,x(0)=x(T)正解连通分支的振荡及无穷多个正解的存在性,其中λ0是参数,T2是整数,T:={0,1,…T-1},q:T→[0,∞),a:T→(0,∞),f:T×R→R连续,f(t,0)=0.主要结果的证明基于Rabinowitz全局分歧定理.     

关于算子极分解的一个定理

在[1],Putnam证明了:定理P:T是Hilbert空间北上有界算子,TT~*-T~*T=D≥0,而λ=re~(-iθ)是σ(T)的可接近谱点,即存在λ_n(T),使λ_n→λ,那么(maxH_θ)~2≥minTT~*,|r-maxH_θ|≤[(maxH_θ)~2-minTT~*]~(1/2),     

一种基于定性基准变换的模糊隶属度表示法

从基准变换角度,给出了一种基于定性基准变换的模糊隶属度表示法：在性质拓扑空间中进行的基准变换Tij,令区间域R={eik,eik 1],k=0,1,…,n}为（0,1]上的一个划分,设性质Pi(x)的基准域簇为τi={Nik},映射Hλ,τi→R为基准变换的扰动系数映射,在扰动系数映射下可以构成集合套H：（0,1]→Nim,从而可以确定一个模糊集：A＝∪λ∞（0,1]λTijHλ^-1(λ）,最后的隶属度的确定的数学表达为：μ（Pa(t)=sup{λ|Pa(x)→Tij Hλ^-1(λ）,λ∈（0,1]}。     

中立型时滞抛物方程初边值问题的差分方法

给出了求解中立型时滞抛物方程初边值问题t[u(x ,t) -λu(x ,t-τ) ] =2x2 u(x ,t) +f(x ,t) ,　　　 (x ,t)∈ ( 0 ,l)× ( 0 ,T]u(x ,t) =φ(x ,t) ,　　　 (x ,t)∈ ( 0 ,l)× [-τ ,0 ]u( 0 ,t) =u(l ,t) =0 ,　　　t∈ [-τ,T]的差分方法 ,并获得了该差分格式的收敛性     

偶映射定理

受奇映射定理的启发,本文证明了连续偶映射的Brouwer度为偶数,即偶映射定理.(H)设D(?)R~n是有界对称含0的开集,f:D→R~n是连续偶映射(f(x)=f(-X),(?)X∈D)使O(?)f((?)D)有如下主要结果:1~0如假设(H)满足,则deg(f,D,0)是偶数.2~0如假设(H)满足,R~n的维数n为奇数且f(x)+(λ-1)x≠0,(?)x∈D和λ>1,则f在(?)D上必有零点.3~0如假设(H)满足但R~n的维数n为奇数,则存在y∈(?)D和λ>0(或λ<0)使f(y)=λy.我们进一步按上述内容对全偶连续映时进行了讨论.映射f:D→R~n是全偶的,只要f((-1)~(a1)x_1,…(-1)~(an)x_n)=f(x_1,…x_n),(?)(a_1,…a_n)∈δ_n(0,1),这里δ_n(0,1)={(a_1,…,a_n)|a_i=0或1,(?)i∈{1,2,…,n}}.