姓名:雷锋。
答:1) 该二阶微分方程可用一个二元微分方程组来表示,该方程组的解就是,故(0,0)点为微分方程的平衡点;
在分析方程的稳定性之前,先分析线性微分方程组的稳定性,将线性方程组写成,其中,,,因为,故(0,0)是其唯一平衡点。
设,可知特征值,由于,将计算结果对照课件中表2.1(平衡点与稳定性的各种情况),可知(0,0)点是不稳定的。
绘出自治系统相应的轨线,并标出随t增加的运动方向,如下图所示:
2) 该二阶微分方程可用一个二元微分方程组来表示,该方程组的解就是,故(0,0)点为微分方程的平衡点;
在分析方程的稳定性之前,先分析线性微分方程组的稳定性,将线性方程组写成,其中,,,因为,故(0,0)是其唯一平衡点。
设,可知特征值,由于,将计算结果对照课件中表2.1(平衡点与稳定性的各种情况),可知(0,0)点是不稳定的。
绘出自治系统相应的轨线,并标出随t增加的运动方向,如下图所示:
3) 该二阶微分方程可用一个二元微分方程组来表示,该方程组的解就是,故(0,0)点为微分方程的平衡点;
在分析方程的稳定性之前,先分析线性微分方程组的稳定性,将线性方程组写成,其中,,,因为,故(0,0)是其唯一平衡点。
设,可知特征值,由于,将计算结果对照课件中表2.1(平衡点与稳定性的各种情况),可知(0,0)点是不稳定的。
绘出自治系统相应的轨线,并标出随t增加的运动方向,如下图所示:
4) 该二阶微分方程可用一个二元微分方程组来表示,该方程组的解就是,故(0,0)点为微分方程的平衡点;
在分析方程的稳定性之前,先分析线性微分方程组的稳定性,将线性方程组写成,其中,,,因为,故(0,0)是其唯一平衡点。
设,可知特征值,由于,将计算结果对照课件中表2.1(平衡点与稳定性的各种情况),可知(0,0)点是稳定的。
绘出自治系统相应的轨线,并标出随t增加的运动方向,如下图所示:
答:1)营养的浓度能达到平衡。
2)已知,令;
当时,得到的n为平衡解;
故。3)它是稳定的。
因为当时,且;
当时,且,如下图所示,在处稳定。
答:根据题意设在t时刻,病菌数量为,病菌增长率为,死亡率为,当时,;
由此可以建立微分方程,如下所示。
令,当时,计算其平衡点,下图画出了的符号取值范围和的变化趋势;
根据题意可知,细菌数量n不可能小于0,当时,,当时,;
因此,根据图示可以判断,是稳定的,不是稳定的。
答:令,计算时的平衡点;
得到平衡点,;
计算;分别将和带入后得到。
由此可以判断出平衡点处是稳定的,平衡点是不稳定的;
由于,且;计算;
当时,,因此可知在曲线的零点位置,其切线斜率为r;
已知,故必存在平衡点;
令,计算得到;
将其带入,可得;
将和带入;计算可得最优捕捞率。
答:根据题意可知渔场鱼量自然增长的模型,减去相应的捕捞量后的鱼量为;这里并不需要解方程以得到x(t)的动态变化过程,只希望知道渔场的稳定鱼量和保持稳定的条件,即时间t足够长以后渔场鱼量x(t)的趋向,并由此确定最大持续产量。为此可以直接求方程的平衡点并分析其稳定性。
令,计算其平衡点;
计算,将带入后得到,,故平衡点是稳定的。这说明只要捕捞适度,就可以让渔场的鱼量稳定在,应用**法:
由图可知,当h(x)和g(x)在的顶部相交时,可以获得最大的持续产量。令,得到稳定时的平衡点;
带入到中,得到。
将带入到,计算保持渔场鱼量稳定在的捕捞强度为。
答:该二阶微分方程可用一个二元微分方程组来表示;
将该二元微分方程组展开并整理得到方程组如下所示:
计算该方程组,求得平衡解如下:
1、对于平衡点,由于。
计算得到。由于,,故且。
由定理2.2可知,平衡点是不稳定的。
1)对于平衡点,由于。
带入平衡点可得。
已知,,如果,那么得到且。
根据定理2.2可知,当且时,平衡解是稳定的,则当时,。
2)对于平衡点,由于。
带入平衡点可得。
已知,,如果,那么得到且。
根据定理2.2可知,当且时,平衡解是稳定的,则当时,。
3)用图形分析方法解释上述情况:
由于平衡点是不稳定的,故只考虑。
对于线性方程组在平面上代表2条直线和,其中和分别对应如下:
上式中和代表直线在平面图横轴和竖轴的坐标;和代表直线在平面图横轴和竖轴的坐标。
当纵坐标为0时,计算得,;
当纵坐标为0时 ;
第一种情况:令且,得到,将第一区域分为3个部分,如图所示:
在区域i中,,,即随着t的增加而增加,并且当经过直线时,有,所以,即切线是垂直的,也就是说,相轨曲线是以垂直方向进入到区域ii。
在区域iii中,,,即随着t的增加而减少,并且当经过直线时,有,所以,即切线是水平的,也就是说,相轨曲线是以水平方向进入到区域ii。
在区域ii中,,,即随着t的增加而减小,随着t的增加而增加,最终趋于0,最终趋于。
第二种情况:令且,得到,将第一区域分为3个部分,如图所示:
在区域i中,,,即随着t的增加而增加,并且当经过直线时,有,所以,即切线是水平的,也就是说,相轨曲线是以水平方向进入到区域ii。
在区域iii中,,,即随着t的增加而减少,并且当经过直线时,有,所以,即切线是垂直的,也就是说,相轨曲线是以垂直方向进入到区域ii。
在区域ii中,,,即随着t的增加而增加,随着t的增加而减小,最终趋于,最终趋于0。
解:先建立描述微分方程组的外部函数,文件名为:
functionxdot = lorenz(t, x)
xdot = 8/3*x(1)+x(2)*x(3);
10*x(2)+10*x(3);
x(1)*x(2)+28*x(2)-x(3)];
再调用ode45()求解。输入:
t,x]=ode45(@lorenz,[0 100],[0 0 1e-10]);
plot(x(:,2), x(:,1))
plot(x(:,2), x(:,3))
plot(x(:,3), x(:,1))
、和、、时,得出的图形为:
使其分别为、、和、、时,得出的图形为:
使其分别为、、和、、时,得出的图形为:
、和、、时,得出的图形为:
、和、、时,得出的图形为:
、和、、时,得出的图形为:
答:1)根据题意可得:药物流动服从一阶动力方程;
转换率是关于时间的常数,为比率常数。
根据题意可列微分方程如下。
在matlab中为方便计算,令;;;
计算得到。x =
c*exp(-a*t)
y =exp(-a*t)*exp(-b*t)*(a*c*exp(a*t))/a - b) -a*c*exp(b*t))/a - b))即。
根据题意已知。
利用最小二乘拟合,估计中的参数值。
建立的m文件,如下:
建立最小二乘法的m文件。
计算得到:即;;
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