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具有部分耦合扩散的反应扩散系统的行波

Traveling waves of a reaction-diffusion system with partially coupled diffusion

Thomas Giletti, Hirofumi Izuhara, Harunori Monobe

arXiv 2607.19052首次发表:更新:

AI 中文总结

研究具有部分耦合扩散的反应扩散系统的行波解,在第一个分量不扩散时进行理论分类,两个分量都扩散时进行数值研究,应用于捕食者 - 猎物和流行病学等模型。

AI 中文摘要

本工作致力于研究反应扩散系统的行波解,其中第二个分量\(v\)的扩散率取决于第一个分量\(u\)。此类系统出现在捕食者 - 猎物模型(捕食者\(v\)积极追捕猎物\(u\))或流行病学模型(如狂犬病,疾病导致行为不稳定)中,这导致\(v\)方程的最高阶项出现拟线性耦合。理论上,当第一个分量不扩散时,我们对行波解进行了完全分类,此时问题可简化为非线性标量方程。对于两个分量都扩散的情况进行了数值研究。

英文摘要

This work is devoted to the study of traveling wave solutions of reaction-diffusion systems, where the diffusion rate of~$v$, the second component, depends on~$u$, the first component. Such systems arise in prey-predator models, where the predator~$v$ is actively hunting its prey~$u$, or in epidemiological models where the disease induces erratic behavior, for example rabies. This results in a quasilinear coupling in the highest-order term of the equation for~$v$. From the theoretical point of view, we fully classify traveling wave solutions when the first component does not diffuse, in which case the problem can be reduced to a nonlinear scalar equation. The case where both components diffuse is investigated numerically.

论文原文

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