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Lotka-Volterra 方程


Lotka-Volterra 方程描述了一个生态学中的捕食者-猎物(或寄生虫-宿主)模型,该模型假设,对于一组固定的正数常数 A (猎物的增长率),B (捕食者摧毁猎物的速率),C (捕食者的死亡率),以及 D (捕食者通过消耗猎物而增长的速率),以下条件成立。

1. 猎物种群 x 以速率 dx=Axdt 增长(与猎物数量成正比),但同时被捕食者以速率 dx=-Bxydt 摧毁(与猎物和捕食者数量的乘积成正比)。

2. 捕食者种群 y 以速率 dy=-Cydt 减少(与捕食者数量成正比),但以速率 dy=Dxydt 增加(同样与猎物和捕食者数量的乘积成正比)。

LotkaVolterraEquations

这给出了耦合微分方程

(dx)/(dt)=Ax-Bxy
(1)
(dy)/(dt)=-Cy+Dxy,
(2)

其解如上图所示,其中猎物以红色显示,捕食者以蓝色显示。在这种模型中,猎物曲线总是领先于捕食者曲线。

临界点发生在 dx/dt=dy/dt=0 时,因此

A-By=0
(3)
-C+Dx=0.
(4)

因此,唯一的驻点位于 (x,y)=(C/D,A/B)


另请参阅

增长, 增长定律, Logistic 映射, 人口增长

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参考文献

Boyce, W. E. and DiPrima, R. C. Elementary Differential Equations and Boundary Value Problems, 5th ed. New York: Wiley, p. 494, 1992.Zwillinger, D. Handbook of Differential Equations, 3rd ed. Boston, MA: Academic Press, p. 135, 1997.

在 Wolfram|Alpha 中被引用

Lotka-Volterra 方程

请引用为

韦斯坦因,埃里克·W. "Lotka-Volterra 方程。" 来自 MathWorld--一个 Wolfram 网络资源。 https://mathworld.net.cn/Lotka-VolterraEquations.html

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