一类具结构化的细菌种群模型中出现的迁移算子的谱分析
Spectral Analysis of a Transport Operator in Structured Bacterial Population
收稿日期: 2019-05-4
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Received: 2019-05-4
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In this paper, we study a class of structured bacterial population models under the boundary condition of total transition rule in
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王胜华, 马江山.
Wang Shenghua, Ma Jiangshan.
1 引言
其中
在生物学上,每一有丝分裂时,子细菌被看成种群细菌的一部分,它们之间存在相互关系
这里常数
文献[1-2]分别讨论了该模型(1.1)–(1.3)相应的迁移算子生成正不可约
设
及迹空间
和
及
构成Banach空间,边界空间为
其中
设
且有
注意
引理1.1[2,
引理1.2[2,
1)若
2)若
3)若
引理1.3[2,
引理1.4[2,
定义下列边界算子
设
引理1.5[2,
1)
2)算子
和
其中
对几乎所有
定义算子
假设
则
引理1.6[2,
和
引理1.7[2,
定义
则
根据引理1.6和扰动定理[6]知如下定理.
定理1.8[2,
若
2 主要结果
引理2.1[2,
又若
定理2.2 假设
证 设
因为
所以(2.3)式的右边是秩1算子,从而知
定理2.3 假设
证 设
则存在唯一
从而
所以
令
其中
类似地,有
所以
所以
最后,由(2.6)式知
和
因此
有唯一解
所以定理2.2获证.
定理2.4 假设
证 设
因为
其中
从而由(2.8)式和
故
又因为
所以由Lebesgue控制收敛定理知
从而由(2.11)式知
故
所以由
设
从而
所以
因为
反过来,由(2.9)式, (2.13)式及文献[9, Prop 2.1]知:存在
令
其中
则
所以,由(2.15)式和(2.18)式知
定理2.5 假设
证 设
其中
1)先证
令
又令
则
即
2)再证
其中
从而
由于
3)最后由(2.19)式知:
定理2.6 假设
证 设
所以
令
根据(1.15)式知:
当
所以(2.27)式的右边是正秩一算子,因此由定理2.3即知本定理成立.
定理2.7 假设
且迁移算子
证 因为由(1.20)式知
所以由定理2.4和引理1.2知:
又因为
所以由引理1.2知:
因此由(2.29)式和(2.31)式及引理1.7即知(2.28)式成立.从而由(1.4)式即知
定理2.8 假设
则
且存在
证 由(2.7)式和(2.32)式,有
从而由定理2.3知
所以由(2.29)式, (2.34)式和(1.23)式知
因此(2.33)式成立.由于
根据文献[10, Theorem 8.7]知:投影算子
参考文献
Mathematical analysis of structured bacterial population with aggregate transition rule (I)
,
Mathematical analysis of structured bacterial population with aggregate transition rule (II)
,DOI:10.1080/23324309.2015.1012679 [本文引用: 16]
具结构化的细菌种群模型中迁移半群余项的紧性问题
,
Compactness problem of the transport semigroups remainder term in structured bacterial population
具结构化的细菌种群模型解的渐近行为
,DOI:10.3969/j.issn.1003-3998.2018.01.014 [本文引用: 2]
Spectral analysis of a transport operator in structured bacterial population
DOI:10.3969/j.issn.1003-3998.2018.01.014 [本文引用: 2]
Spectral properties and asymptotics behaviour of linear transport equation
,DOI:10.1007/BF01181687 [本文引用: 1]
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