时滞耦合病毒感染模型的全局动力学行为

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传染病是全人类的公敌之一。近些年出现过的SARS、禽流感及结核病等,无疑是对人类健康防御的巨大挑战。各国的科学家都在试图通过构建数学模型来精确地描述传染病的传播规律,进而找到更加有效地预防、消灭这些传染病的方法和途径。  本文第1章,简要论述了选题背景及传染病模型的研究现状。近些年,微观的病毒感染模型成为了诸多学者新的研究对象。因此,在第2章我们引入了具时滞和一般发生率函数f(x,v)的病毒感染模型。在模型中将时滞和年龄结构作为两个重要因素。通过分析,得到了模型平衡解的全局稳定性的条件。  基于第2章的课题研究和现实意义,本文在第3章研究了强连通网络上的时滞病毒感染模型,并证明了模型解的正性和有界性。同时依据LaSalle不变集原理,应用图论知识与Lyapunov泛函相结合的方法,得到了当基本再生数R0<1时,无病平衡点全局渐近稳定;当基本再生数R0>1时,模型是一致持久的,无病平衡点不稳定且地方病平衡点全局渐近稳定。  然而,在现实生活中,由于病毒细胞具有自己的特性。因此,可能存在着一种病毒细胞不能通过直接或间接的方式传递给另一种病毒细胞。这说明,强连通网络具有一定的局限性。所以,本文在第4章,研究了在非强连通网络的条件下,病毒感染模型的全局动力学行为。基于非强连通的理论知识,这一章主要证明最大平衡点P*的稳定性。得到结论:系统的所有解收敛于评估函数E的唯一最大值P*,*P是正平衡解当且仅当所有的最小元素H∈V(H)的基本再生数R0,H>1.最后,应用数值模拟对所得结论进行了验证。
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