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3D Turing nanowrinkles via anisotropic photopolymerization 认领 引用
1
作者 Qi Duan Xian-Zi Dong +3 位作者 Jie Liu Fan-Chun Bin Xin-Yi Wu Mei-Ling Zheng 《International Journal of Extreme Manufacturing》 SCIE EI CAS CSCD 2026年第2期544-559,共16页
Inspired by the diverse wrinkled surface patterns in nature,micro-nano scale wrinkled surfaces have become an essential part of materials science.Nowadays,it is still a challenge to flexibly fabricate three-dimensiona... Inspired by the diverse wrinkled surface patterns in nature,micro-nano scale wrinkled surfaces have become an essential part of materials science.Nowadays,it is still a challenge to flexibly fabricate three-dimensional(3D)nanowrinkled structures with precise configuration.Herein,we introduce a reaction-diffusion-based self-organized Turing mechanism integrated with femtosecond laser direct writing(FsLDW)to achieve controlled anisotropic photopolymerization,fabricating 3D hydrogel-based biomimetic Turing nanowrinkled structures.This approach enables precise spatial modulation of wrinkle periodicity,orientation,and amplitude.Furthermore,using methacrylated hyaluronic acid(MeHA)monomers,we elucidate the mechanistic interplay between anisotropic photopolymerization and Turing-patterned nanowrinkle formation.We further propose a theoretical framework—the polarization modulation of femtosecond laser pulses enables the anisotropic photopolymerization of Turing-patterned nanowrinkles,selectively generating aligned linear(Turing-line)and vertically ordered pillar(Turing-column)structures.According to this theoretical framework,we propose the concept of the nanowrinkle parameter(Wr),alongside an empirical formula derived from two-photon polymerization(TPP)fabrication parameters to predict Turing nanowrinkle emergence conditions.We also demonstrate the ability to create high-resolution,3D nanowrinkled structures,including patterned structures,bio-inspired microvilli resembling those of the small intestine,cicada wing replicas,and moth-eye structures.Moreover,we functionalize Turing-patterned structures with magnetron-sputtered Ag coatings,creating microano-devices for molecular surface enhanced Raman scattering(SERS)detection.The Turing-inspired SERS devices demonstrate ultra-trace detection capability for Rhodamine 6G(R6G)at concentrations as low as 10−9M.This work provides a novel,high-precision methodology for the fabrication of complex,bionic,free-form Turing nanowrinkled structures. 展开更多
关键词 hyaluronic acid derivative two-photon polymerization 3D Turing patterns nanowrinkled structure surface-enhanced Raman scattering
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Symmetrical Turing instability in Chua corsage memristor siblings-based two-cell network 认领 引用
2
作者 Zhicheng Tian Peipei Jin +3 位作者 Shutong Liu Meiyuan Gu Long Chen Guangyi Wang 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2026年第6期292-304,共13页
The Turing instability,a counterintuitive phenomenon in which two quiescent cells lose stability when coupled through a dissipative environment,has been explained via the edge of chaos theory.While the classical Turin... The Turing instability,a counterintuitive phenomenon in which two quiescent cells lose stability when coupled through a dissipative environment,has been explained via the edge of chaos theory.While the classical Turing instability and its local form have been recently elucidated,its symmetrical form—a distinct class of symmetry-breaking phenomena wherein two identical cells,each poised at a mirror-symmetrical stable operating point,undergo destabilization and bifurcate into two distinct mirror-symmetrical stable states under opposite bias voltages—has not been reported yet.This paper introduces a current-controlled odd-symmetrical Chua corsage memristor(OS-CCM)and employs it to investigate the symmetrical Turing instability in a resistively coupled two-cell network.Coupling two identical bistable OS-CCM-based cells,each originally poised at identical mirror-symmetrical stable states,via a passive resistor destabilizes their original stability,giving rise to two distinct stable states and ultimately leading to quadristability,referring to a dynamical phenomenon with four coexisting stable states,which demonstrates the emergence of symmetrical Turing instability.The quantitative condition for the emergence of this phenomenon is analytically derived and precisely determined through eigenvalue analysis.Both numerical simulations and hardware experiments confirm the correctness of the theoretical analysis. 展开更多
关键词 Chua corsage memristor local activity edge of chaos destabilization symmetrical Turing instability
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具有双Allee效应的修正Leslie-Gower捕食者-食饵模型的Turing不稳定性和Hopf分支 认领 引用
3
作者 徐怡欣 李海侠 冯瑞 《西北师范大学学报(自然科学版)》 CAS 2026年第4期101-110,共10页
研究一类具有双Allee效应的修正Leslie-Gower捕食者-食饵交错扩散模型.首先,利用线性化算子的特征值理论分析了常数稳态解的稳定性,进而给出了交错扩散产生Turing不稳定的条件;其次,以捕食者的内禀增长率为分支参数得到了Hopf分支存在... 研究一类具有双Allee效应的修正Leslie-Gower捕食者-食饵交错扩散模型.首先,利用线性化算子的特征值理论分析了常数稳态解的稳定性,进而给出了交错扩散产生Turing不稳定的条件;其次,以捕食者的内禀增长率为分支参数得到了Hopf分支存在的条件,并讨论了Hopf分支周期解的分支方向和稳定性;最后,通过数值模拟对理论结果进行验证和补充.结果表明,交错扩散可以促进模型Turing不稳定的产生,而且适中的双Allee效应阈值有利于两种群稳态共存. 展开更多
关键词 捕食者-食饵模型 交错扩散 双Allee效应 Turing不稳定 Hopf分支
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依赖密度的交叉扩散Schnakenberg模型的Turing不稳定性分析 认领 引用
4
作者 姜立爽 马淑芳 《哈尔滨商业大学学报(自然科学版)》 CAS 2026年第1期92-98,共7页
研究了一类具有依赖密度的交叉扩散Schnakenberg模型,分析了依赖密度的交叉扩散系数对Turing斑图形成的影响.通过线性稳定性分析,确定了振荡不稳定区域和Turing不稳定区域的边界.分情况讨论了单向非线性交叉扩散系数和双向非线性交叉扩... 研究了一类具有依赖密度的交叉扩散Schnakenberg模型,分析了依赖密度的交叉扩散系数对Turing斑图形成的影响.通过线性稳定性分析,确定了振荡不稳定区域和Turing不稳定区域的边界.分情况讨论了单向非线性交叉扩散系数和双向非线性交叉扩散系数对Turing斑图形成的影响,并与线性交叉扩散的情况作比较,结果表明依赖密度的交叉扩散更有利于Turing斑图的形成. 展开更多
关键词 斑图形成 反应扩散 交叉扩散 Turing斑图 稳定性
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Turing topologies regulate interfacial microenvironments for industrial-level CO2-to-formate electrosynthesis 认领 引用
5
作者 Suxin Bai Min Kuang Jianping Yang 《Rare Metals》 SCIE EI CAS CSCD 2025年第8期5898-5901,共4页
Achieving industrial-level electrochemical CO2reduction to formate remains a significant challenge due to limitations in catalyst selectivity and interfacial proton management at high current densities.In a recent ... Achieving industrial-level electrochemical CO2reduction to formate remains a significant challenge due to limitations in catalyst selectivity and interfacial proton management at high current densities.In a recent study,Prof.Guo and colleagues report the development of Turingstructured electrocatalysts,which incorporate reaction-diffusion-inspired topologies to engineer mesoscale surface patterns.This design enables precise modulation of the interfacial microenvironment,enhancing CO2activation and suppressing competing hydrogen evolution.The resulting catalysts achieve efficient and stable CO2-to-formate conversion under industrially relevant conditions,offering a promising strategy for scalable carbon-neutral chemical production. 展开更多
关键词 co formate electrosynthesis interfacial microenvironments precise modulation interfacial microenvironmentenhancing turing topologies reaction diffusion inspired topologies turingstructured electrocatalystswhich catalyst selectivity interfacial proton management
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Turing instability-induced oscillations in coupled reaction-diffusion systems 认领 引用
6
作者 Nan Wang Yuan Tong +3 位作者 Fucheng Liu Xiaoxuan Li Yafeng He Weili Fan 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2025年第3期541-548,共8页
A new type of localized oscillatory pattern is presented in a two-layer coupled reaction-diffusion system under conditions in which no Hopf instability can be discerned in either layer.The transitions from stationary ... A new type of localized oscillatory pattern is presented in a two-layer coupled reaction-diffusion system under conditions in which no Hopf instability can be discerned in either layer.The transitions from stationary patterns to asynchronous and synchronous oscillatory patterns are obtained.A novel method based on decomposing coupled systems into two associated subsystems has been proposed to elucidate the mechanism of formation of oscillating patterns.Linear stability analysis of the associated subsystems reveals that the Turing pattern in one layer induces the other layer locally,undergoes a supercritical Hopf bifurcation and gives rise to localized oscillations.It is found that the sizes and positions of oscillations are determined by the spatial distribution of the Turing patterns.When the size is large,localized traveling waves such as spirals and targets emerge.These results may be useful for deeper understanding of pattern formation in complex systems,particularly multilayered systems. 展开更多
关键词 oscillations localized oscillatory pattern Turing instability coupled reaction-diffusion system
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一类三种群食物链模型中交错扩散引起的Turing不稳定 认领 引用 被引量:7
7
作者 张道祥 赵李鲜 胡伟 《山东大学学报(理学版)》 CAS CSCD 北大核心 2017年第1期88-97,共10页
研究了一类三种群食物链模型的强耦合交错扩散系统。首先通过构造Lyapunov函数证明唯一的正平衡点在ODE系统下是全局渐近稳定的,当交错扩散系数均为零时,唯一的正平衡点仍是全局渐近稳定的。当引入交错扩散时,正平衡点则变得不稳定。利... 研究了一类三种群食物链模型的强耦合交错扩散系统。首先通过构造Lyapunov函数证明唯一的正平衡点在ODE系统下是全局渐近稳定的,当交错扩散系数均为零时,唯一的正平衡点仍是全局渐近稳定的。当引入交错扩散时,正平衡点则变得不稳定。利用Routh-Hurwitz准则和Descartes符号法则证明了大的交错扩散系数(k21或k32足够大时)可以导致平衡点由原来的稳定变得不稳定。最后利用数学软件Matlab对我们的结果进行数值模拟,得到了不同类型的Turing斑图,包括六边形、条状以及二者共存的斑图。 展开更多
关键词 食物链模型 交错扩散 Turing不稳定 Turing斑图
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China′s emphasis on education vital to its AI push:Turing Award winner 认领 引用
8
作者 Peng Yukai Kou Jie 《International Journal of Plant Engineering and Management》 2025年第4期I0001-I0001,共1页
HONG KONG,Dec.19(Xinhua)--The resources China funnels into college education,along with its vast talent pool,will help foster the development of artificial intelligence(AI),said 1986 Turing Award winner John Edward Ho... HONG KONG,Dec.19(Xinhua)--The resources China funnels into college education,along with its vast talent pool,will help foster the development of artificial intelligence(AI),said 1986 Turing Award winner John Edward Hopcroft on Friday on the sidelines of the inaugural Hong Kong AI Art Festival. 展开更多
关键词 education turing award artificial intelligence China artificial intelligence ai said
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一类具有修正Leslie-Gower项的扩散捕食系统的稳定性和Turing模式 认领 引用 被引量:3
9
作者 李贤佩 胡广平 《兰州大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2018年第6期830-835,840,共6页
研究了Neumann边界条件下具有修正Leslie-Gower项的捕食者-食饵模型.对于无扩散项的空间均匀系统,分析了正平衡态的稳定性及Hopf分支;对于空间异质系统,给出了Turing不稳定性出现的条件,说明了扩散项对模型正平衡点稳定性的影响及Turin... 研究了Neumann边界条件下具有修正Leslie-Gower项的捕食者-食饵模型.对于无扩散项的空间均匀系统,分析了正平衡态的稳定性及Hopf分支;对于空间异质系统,给出了Turing不稳定性出现的条件,说明了扩散项对模型正平衡点稳定性的影响及Turing模式的存在性.通过数值例子验证了相应的理论结果. 展开更多
关键词 Hopf分支 扩散 Turing不稳定 Turing模式
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一类具有B-D反应项的扩散捕食系统的稳定性和Turing模式 认领 引用 被引量:1
10
作者 陈平 胡广平 《西北师范大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2020年第2期15-20,37,共6页
研究Neumann边界条件下具有Beddington-DeAngelis功能反应项的捕食者-食饵模型.对于无扩散影响的空间齐次系统,分析了正平衡态的稳定性及Hopf分支的存在性;对于空间非均匀系统,讨论了Turing不稳定出现的条件及时空模式的存在性,并得到... 研究Neumann边界条件下具有Beddington-DeAngelis功能反应项的捕食者-食饵模型.对于无扩散影响的空间齐次系统,分析了正平衡态的稳定性及Hopf分支的存在性;对于空间非均匀系统,讨论了Turing不稳定出现的条件及时空模式的存在性,并得到了正平衡态的全局稳定性结果. 展开更多
关键词 捕食系统 Hopf分支 Turing不稳定 Turing模式 全局稳定性
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一类带负交叉扩散项二维系统的空间Turing斑图 认领 引用 被引量:3
11
作者 张道祥 赵李鲜 +2 位作者 孙光讯 周文 于艳 《吉林大学学报(理学版)》 CAS CSCD 北大核心 2017年第3期537-546,共10页
考虑一类带负交叉扩散项二维系统的Turing斑图生成及其选择问题.先利用稳定性理论和Hopf分支理论得到Turing斑图的存在区域,再利用多重尺度分析法推导系统的振幅方程,并给出Turing斑图的选择结果.最后考虑一个具有比率依赖的Holling-Tan... 考虑一类带负交叉扩散项二维系统的Turing斑图生成及其选择问题.先利用稳定性理论和Hopf分支理论得到Turing斑图的存在区域,再利用多重尺度分析法推导系统的振幅方程,并给出Turing斑图的选择结果.最后考虑一个具有比率依赖的Holling-Tanner捕食模型生态系统,利用MATLAB软件对该模型的斑图生成及选择结果进行数值模拟,得到了包括点状、条状以及二者共存等不同类型的Turing斑图. 展开更多
关键词 二维系统 负交叉扩散系数 振幅方程 Turing斑图
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时滞控制神经网络的稳定性和Turing斑图结构 认领 引用 被引量:7
12
作者 赵洪涌 袁静岚 胡文 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期288-298,共11页
本文讨论了一类时滞反应扩散神经网络模型.利用时滞来控制系统的稳定性、分岔和Turing斑图.研究结果表明,在一定条件下,时滞不仅能影响系统的稳定性和周期震荡性,还能影响系统的Turing不稳定性.数值模拟验证了理论分析的正确性,同时还... 本文讨论了一类时滞反应扩散神经网络模型.利用时滞来控制系统的稳定性、分岔和Turing斑图.研究结果表明,在一定条件下,时滞不仅能影响系统的稳定性和周期震荡性,还能影响系统的Turing不稳定性.数值模拟验证了理论分析的正确性,同时还说明了时滞能改变斑图的结构. 展开更多
关键词 稳定性 Hopf分岔 Turing不稳定性 反应扩散 时滞神经网络
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Selkov模型不同扩散和流速下非Turing不稳定化学反应机制 认领 引用 被引量:2
13
作者 龚玉兵 王宝英 徐强 《Chinese Journal of Chemical Physics》 SCIE CAS 北大核心 2003年第3期209-213,共5页
建立了Selkov模型中间反应物具有不同扩散和不同流速条件下的反应 扩散 流动方程 ,理论分析了非Turing不稳定形成的条件 ,求得其参数区间 ,对Andresen的结论作了拓展 .研究还发现 ,在振荡Hopf区域之外 ,静止波动 (空间周期结构FDS)仍然... 建立了Selkov模型中间反应物具有不同扩散和不同流速条件下的反应 扩散 流动方程 ,理论分析了非Turing不稳定形成的条件 ,求得其参数区间 ,对Andresen的结论作了拓展 .研究还发现 ,在振荡Hopf区域之外 ,静止波动 (空间周期结构FDS)仍然可以存在 .因而 ,此结构存在的参数空间大于Andresen的结果 .同时 ,还将此种不稳定参数区间与Turing不稳定和差速流动引起不稳定 (DIFI)的结果进行了比较 ,结果发现静态FDS值总是处于DIFI临界曲线相应的最小值之上 ,这表明动力学机制是由DIFI不稳定造成的 。 展开更多
关键词 Selkov模型 Turing不稳定和非Turing不稳定 反应-扩散-流动方程 DIFI不稳定
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Turing pattern in the fractional Gierer–Meinhardt model 认领 引用 被引量:1
14
作者 Yu Wang Rongpei Zhang +1 位作者 Zhen Wang Zijian Han 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2019年第5期57-63,共7页
It is well-known that reaction–diffusion systems are used to describe the pattern formation models. In this paper,we will investigate the pattern formation generated by the fractional reaction–diffusion systems. We ... It is well-known that reaction–diffusion systems are used to describe the pattern formation models. In this paper,we will investigate the pattern formation generated by the fractional reaction–diffusion systems. We first explore the mathematical mechanism of the pattern by applying the linear stability analysis for the fractional Gierer–Meinhardt system.Then, an efficient high-precision numerical scheme is used in the numerical simulation. The proposed method is based on an exponential time differencing Runge–Kutta method in temporal direction and a Fourier spectral method in spatial direction. This method has the advantages of high precision, better stability, and less storage. Numerical simulations show that the system control parameters and fractional order exponent have decisive influence on the generation of patterns. Our numerical results verify our theoretical results. 展开更多
关键词 Turing patterns fractional Gierer–Meinhardt model Fourier spectral method
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具有非线性收获效应的捕食者-食饵系统的空间Turing斑图 认领 引用 被引量:2
15
作者 张道祥 孙光讯 +1 位作者 胡伟 凯歌 《华东师范大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2018年第4期9-22,31,共14页
研究了一类带有非线性食饵收获效应的捕食者-食饵系统的Turing斑图的生成及选择问题.首先利用稳定性理论给出了由交叉扩散项引起的Turing不稳定条件和分支理论分析得到了系统Turing斑图的存在区域,然后运用多重尺度分析法推导了系统的... 研究了一类带有非线性食饵收获效应的捕食者-食饵系统的Turing斑图的生成及选择问题.首先利用稳定性理论给出了由交叉扩散项引起的Turing不稳定条件和分支理论分析得到了系统Turing斑图的存在区域,然后运用多重尺度分析法推导了系统的振幅方程,给出了Turing斑图的选择结果.最后利用Matlab软件对系统Turing斑图的生成和选择结果进行了数值模拟.结果展示了系统有丰富的Turing斑图,如点状、条状以及二者共存. 展开更多
关键词 捕食者-食饵系统 Hopf分支 Turing斑图 振幅方程
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Lengyel-Epstein反应扩散系统的稳定性和Turing不稳定性 认领 引用 被引量:6
16
作者 丁亚君 张存华 《高校应用数学学报(A辑)》 CSCD 北大核心 2018年第3期272-280,共9页
考虑R^n(n≥1)中具有光滑边界的有界区域上具有齐次Neumann边界条件和Lengyel-Epstein反应格式的反应扩散模型,并分析常数稳态解的稳定性和Turing不稳定性,最后通过数值模拟验证理论预测的正确性.
关键词 Lengyel-Epstein反应扩散模型 稳定性 Turing不稳定性
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一类二重饱和可逆生化反应扩散模型的Hopf分支和Turing不稳定性 认领 引用 被引量:2
17
作者 郭改慧 郭飞燕 刘晓慧 《工程数学学报》 CSCD 北大核心 2022年第2期277-291,共15页
在齐次Neumann边界条件下研究一类具有二重饱和度的四分子可逆生化反应模型,以可逆反应率为参数,利用规范型理论和中心流形定理分别给出常微分系统和扩散系统Hopf分支的存在性、方向及其稳定性,并细致研究了扩散系数对系统稳定性的影响... 在齐次Neumann边界条件下研究一类具有二重饱和度的四分子可逆生化反应模型,以可逆反应率为参数,利用规范型理论和中心流形定理分别给出常微分系统和扩散系统Hopf分支的存在性、方向及其稳定性,并细致研究了扩散系数对系统稳定性的影响。结果表明,当可逆反应率较小时,正平衡点不稳定;当可逆反应率较大时,正平衡点稳定;当可逆反应率介于某一范围内时,扩散系数会对系统的稳定性产生较大影响。此时,当催化剂的扩散系数较小时,系统会产生Turing不稳定性。最后,选取满足定理条件的参数,通过数值模拟验证了所得结论。 展开更多
关键词 二重饱和 可逆生化反应 Hopf分支 Turing不稳定性
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具有集群行为的捕食者-食饵反应扩散系统的稳定性和Turing不稳定性 认领 引用 被引量:4
18
作者 周艳 张存华 《山东大学学报(理学版)》 CAS CSCD 北大核心 2021年第7期73-81,共9页
考虑了具有集群行为的鱼群捕食者-食饵反应扩散系统。通过详细分析系统在唯一正常数平衡解处线性化系统的特征方程的根在复平面上的分布情况,讨论系统唯一正常数平衡解的局部渐近稳定性以及Turing不稳定性,并且利用MATLAB软件对所获得... 考虑了具有集群行为的鱼群捕食者-食饵反应扩散系统。通过详细分析系统在唯一正常数平衡解处线性化系统的特征方程的根在复平面上的分布情况,讨论系统唯一正常数平衡解的局部渐近稳定性以及Turing不稳定性,并且利用MATLAB软件对所获得的理论结论进行了数值验证。 展开更多
关键词 集群行为 捕食者-食饵反应扩散系统 稳定性 Turing不稳定性
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具有饱和效应的任意阶自催化反应扩散模型的Turing不稳定性和Hopf分支 认领 引用 被引量:2
19
作者 郭改慧 郭飞燕 李纪纯 《吉林大学学报(理学版)》 CAS 北大核心 2023年第1期15-22,共8页
利用Hopf分支理论,研究一类具有饱和效应的任意阶自催化反应扩散模型.首先,对常微分系统给出正平衡点的稳定性,且以a为分支参数给出Hopf分支的存在性及稳定性;其次,对扩散系统建立由扩散引起的Turing不稳定性,同时给出Hopf分支的存在性... 利用Hopf分支理论,研究一类具有饱和效应的任意阶自催化反应扩散模型.首先,对常微分系统给出正平衡点的稳定性,且以a为分支参数给出Hopf分支的存在性及稳定性;其次,对扩散系统建立由扩散引起的Turing不稳定性,同时给出Hopf分支的存在性;最后,用数值模拟实例验证理论分析结果的正确性. 展开更多
关键词 饱和效应 自催化 Turing不稳定性 Hopf分支
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基于比率依赖的Leslie捕食扩散模型的Turing不稳定性 认领 引用 被引量:4
20
作者 唐秋林 吴美云 《安徽大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2010年第5期5-10,共6页
针对一类带有比率依赖的HollingⅡ型功能反应的Leslie捕食模型的扩散问题进行研究.首先得到无扩散时正平衡点的稳定条件,讨论在正平衡点附近Hopf分支的存在性和稳定性;其次,讨论了扩散存在时对正平衡点稳定性产生的影响;最后给出数值模... 针对一类带有比率依赖的HollingⅡ型功能反应的Leslie捕食模型的扩散问题进行研究.首先得到无扩散时正平衡点的稳定条件,讨论在正平衡点附近Hopf分支的存在性和稳定性;其次,讨论了扩散存在时对正平衡点稳定性产生的影响;最后给出数值模拟验证. 展开更多
关键词 比率依赖 Leslie模型 扩散 Turing不稳定
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