前面给出的晚期恐龙生存方程,这里简称“生存方程”,其中的解比较复杂。我这里尝试根据数值解的情况,猜测一些解,进行尝试。
[left{ begin{array}{l}
frac{{d{A_1}}}{{dt}} = {c_1}B - {e_1}t.................................................................(1) \
frac{{d{A_2}}}{{dt}} = {c_2}B - {e_2}t.................................................................(2) \
frac{{dB}}{{dt}}
= (a - {b_1}{A_1} - {b_2}{A_2})B - frac{alpha }{{1 + {e^{beta (B -
k)}}}}..........................................(3) \
end{array} right.]
这一个方程的数值解中可以看出其中A2的解呈现一个衰减的振荡,因此可以使用这样形式函数来尝试:A1的解呈现一个接近一个S型曲线。
[begin{array}{l}
{A_2} = chi {e^{(idelta - varepsilon )t}} \
{A_1} = frac{{phi {e^{ - gamma t}}}}{{1 + {e^{ - varphi (t - gamma )}}}} \
end{array}]
由于A1和A2两个变量对称,因此二者的函数应该具备相同的形式。
通过观察A1和A2两个变量,可以看出,用下面的函数来表示这两个变量是合适的。
[begin{array}{l}
{A_2} = chi {e^{ifrac{{delta t}}{{{T_2}}}}}{e^{ - varepsilon t}} \
{A_1} = phi {e^{ifrac{{varphi t}}{{{T_1}}}}}{e^{ - gamma t}} \
end{array}]
其中的T表示振荡周期。对于A1而言,其振荡周期要长一些,对应了上升的速度比较慢。而A2的振荡周期要短一些,对应了比较快的上升速度。而每个变量中包含的衰减项则反映了该参数的衰减速度。A2的衰减速度要快一些。而A1的衰减速度则要慢一些。
代入方程(3),忽略方程(3)的最后一项。
则可以得到解为:
[begin{array}{l}
d(ln B) = (a - {b_1}{A_1} - {b_2}{A_2})dt \
= d[at - frac{chi }{{i(frac{delta }{{{T_1}}} - varepsilon )}}{e^{i(frac{delta }{{{T_1}}} - varepsilon )t}} - frac{phi }{{i(frac{varphi }{{{T_2}}} - gamma )}}{e^{i(frac{varphi }{{{T_2}}} - gamma )t}}] \
end{array}]
故:
[B = exp [at - frac{chi }{{i(frac{delta }{{{T_1}}} - varepsilon )}}{e^{i(frac{delta }{{{T_1}}} - varepsilon )t}} - frac{phi }{{i(frac{varphi }{{{T_2}}} - gamma )}}{e^{i(frac{varphi }{{{T_2}}} - gamma )t}} + Const.]]
时间比较仓促,这只是一个尝试解,结果是否正确要进一步分析。该解似乎存在一个问题,就是随着时间的增加,B将呈现指数方式增加,这应该是忽略了方程(3)中最后一项的结果,也就是说当B小于或等于零的时候,B必须永远为零,表示该种群已经完全灭绝。明天再仔细思考一下。
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改进的生存方程求解方法