Bifurcação e estabilidade de equilíbrios de um problema de Neumann parabólico com peso indefinido em genética populacional

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Luna, Tito Luciano Mamani
Data de Publicação: 2015
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSCAR
Texto Completo: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/5914
Resumo: This work is concerned with a semilinear parabolic partial differential equation under a homogeneous Neumann boundary condition occuring in population genetics. It describes the evolution of gene frequencies under selection and migration effects in a bounded domain. In the nonlinear term appearing in the equation, which is of logistic type, one has a positive parameter and an indefinite sign weight function. Considering a suitable phase space one obtains a nonlinear dynamical system, actually a gradient system, in a such way that the equilibrium solutions, or stationary solutions, play a fundamental role in the dynamics viewpoint. The problem has two constant equilibria, called the trivial ones, inducing two curves, called trivial branches, and containing the trivial equilibrium solutions. The main aim of this dissertation is to study the bifurcation and stability structures of equilibria, which are completely established and also expressed through diagrams. Furthermore, to establish the behaviour of the only nontrivial equilibrium the problem has for each value of the parameter. A key ingredient in the analysis is the average of the weight function. Indeed, if the weight has nonzero average a global curve consisting of nontrivial exponentially stable equilibria bifurcates from a trivial branch − which is determined according to the sign of the average. But if the parameter is sufficiently small the problem admits the two trivial equilibria as the only equilibrium solutions, one of them exponentially stable and the other unstable. When the weight function has zero average a new curve has now a central role: from such curve bifurcates a global curve defined for all values of the parameter and consisting of nontrivial exponentially stable equilibria. Further, there is no bifurcation from the trivial branches, that ones containing unstable equilibria. Finally, the behaviour of the global bifurcation branch is also established as the parameter is large. Actually, that is achieved as long as one proves the only nontrivial equilibrium concentrates in a region where the weight function has a definite sign, as the parameter is large.
id SCAR_52a232155ea8243a451e365136a0678a
oai_identifier_str oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/5914
network_acronym_str SCAR
network_name_str Repositório Institucional da UFSCAR
repository_id_str 4322
spelling Luna, Tito Luciano MamaniMadeira, Gustavo Ferronhttp://genos.cnpq.br:12010/dwlattes/owa/prc_imp_cv_int?f_cod=K4762374Y0http://lattes.cnpq.br/928634229440016894bcc49c-60ba-4ee9-9483-9c4530ee35252016-06-02T20:28:31Z2015-05-112016-06-02T20:28:31Z2015-03-30LUNA, Tito Luciano Mamani. Bifurcação e estabilidade de equilíbrios de um problema de Neumann parabólico com peso indefinido em genética populacional. 2015. 85 f. Dissertação (Mestrado em Ciências Exatas e da Terra) - Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2015.https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/5914This work is concerned with a semilinear parabolic partial differential equation under a homogeneous Neumann boundary condition occuring in population genetics. It describes the evolution of gene frequencies under selection and migration effects in a bounded domain. In the nonlinear term appearing in the equation, which is of logistic type, one has a positive parameter and an indefinite sign weight function. Considering a suitable phase space one obtains a nonlinear dynamical system, actually a gradient system, in a such way that the equilibrium solutions, or stationary solutions, play a fundamental role in the dynamics viewpoint. The problem has two constant equilibria, called the trivial ones, inducing two curves, called trivial branches, and containing the trivial equilibrium solutions. The main aim of this dissertation is to study the bifurcation and stability structures of equilibria, which are completely established and also expressed through diagrams. Furthermore, to establish the behaviour of the only nontrivial equilibrium the problem has for each value of the parameter. A key ingredient in the analysis is the average of the weight function. Indeed, if the weight has nonzero average a global curve consisting of nontrivial exponentially stable equilibria bifurcates from a trivial branch − which is determined according to the sign of the average. But if the parameter is sufficiently small the problem admits the two trivial equilibria as the only equilibrium solutions, one of them exponentially stable and the other unstable. When the weight function has zero average a new curve has now a central role: from such curve bifurcates a global curve defined for all values of the parameter and consisting of nontrivial exponentially stable equilibria. Further, there is no bifurcation from the trivial branches, that ones containing unstable equilibria. Finally, the behaviour of the global bifurcation branch is also established as the parameter is large. Actually, that is achieved as long as one proves the only nontrivial equilibrium concentrates in a region where the weight function has a definite sign, as the parameter is large.Neste trabalho estuda-se uma equação diferencial parcial parabólica semilinear com condição de fronteira de Neumann homogênea que surge em genética populacional, a qual descreve a evolução de frequências de genes sob a ação conjunta de migração e seleção numa regi ao limitada. No termo não-linear que aparece na equação, de tipo logístico, tem-se um parâmetro positivo e uma função peso de sinal indefinido. Considerando-se um espaço de fase adequado ao problema, determina-se um sistema dinâmico não-linear e gradiente, de forma que os equilíbrios, ou soluções estacionárias, desempenham um papel fundamental no que concerne a dinâmica. Há dois equilíbrios constantes, chamados triviais, que dão origem a duas curvas, chamadas ramos triviais, contendo os equilíbrios triviais. O objetivo principal desta dissertação é estudar as estruturas de bifurcação e estabilidade de todos os equilíbrios, as quais são completamente determinadas e expressas através de diagramas, além de determinar o comportamento do único equilíbrio não-trivial que o problema possui para cada valor do parâmetro. Elemento decisivo na análise é a média da função peso do termo não-linear. De fato, em caso de média não nula bifurca de ramo trivial − que é determinado pelo sinal da m´edia − uma curva global constituída de equilíbrios não-triviais exponencialmente estáveis, enquanto os únicos equilíbrios que podem existir quando o parâmetro é pequeno são os triviais, sendo um exponencialmente estável e outro instável. Quando a média da função peso é zero uma nova curva passa a ter papel central: dela bifurca uma curva global, definida para cada valor do parâmetro, constituída de equilíbrios não triviais exponencialmente estáveis e não há bifurcação dos ramos triviais, estes contendo então equilíbrios instáveis. Finalmente, é determinado o comportamento do ramo de bifurcação global quando o parâmetro é grande ao estabelecer-se que o único equilíbrio não trivial do problema tende a concentra-se numa região em que o peso tem sinal definido.Financiadora de Estudos e Projetosapplication/pdfporUniversidade Federal de São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Matemática - PPGMUFSCarBREquações diferenciais parciaisEstabilidade de equilíbriosBifurcação de equilíbriosCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::MATEMATICABifurcação e estabilidade de equilíbrios de um problema de Neumann parabólico com peso indefinido em genética populacionalinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis-1-1753503ae-4b5a-40ae-9c1c-00fafc513a72info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINAL6744.pdfapplication/pdf408284https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/5914/1/6744.pdf6b14e48c8855df35514f1937407bb396MD51TEXT6744.pdf.txt6744.pdf.txtExtracted texttext/plain0https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/5914/2/6744.pdf.txtd41d8cd98f00b204e9800998ecf8427eMD52THUMBNAIL6744.pdf.jpg6744.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg6784https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/5914/3/6744.pdf.jpg264adfb93d04c70d09d5492a61a14e8bMD53ufscar/59142023-09-18 18:31:37.166oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/5914Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222023-09-18T18:31:37Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false
dc.title.por.fl_str_mv Bifurcação e estabilidade de equilíbrios de um problema de Neumann parabólico com peso indefinido em genética populacional
title Bifurcação e estabilidade de equilíbrios de um problema de Neumann parabólico com peso indefinido em genética populacional
spellingShingle Bifurcação e estabilidade de equilíbrios de um problema de Neumann parabólico com peso indefinido em genética populacional
Luna, Tito Luciano Mamani
Equações diferenciais parciais
Estabilidade de equilíbrios
Bifurcação de equilíbrios
CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::MATEMATICA
title_short Bifurcação e estabilidade de equilíbrios de um problema de Neumann parabólico com peso indefinido em genética populacional
title_full Bifurcação e estabilidade de equilíbrios de um problema de Neumann parabólico com peso indefinido em genética populacional
title_fullStr Bifurcação e estabilidade de equilíbrios de um problema de Neumann parabólico com peso indefinido em genética populacional
title_full_unstemmed Bifurcação e estabilidade de equilíbrios de um problema de Neumann parabólico com peso indefinido em genética populacional
title_sort Bifurcação e estabilidade de equilíbrios de um problema de Neumann parabólico com peso indefinido em genética populacional
author Luna, Tito Luciano Mamani
author_facet Luna, Tito Luciano Mamani
author_role author
dc.contributor.authorlattes.por.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/9286342294400168
dc.contributor.author.fl_str_mv Luna, Tito Luciano Mamani
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Madeira, Gustavo Ferron
dc.contributor.advisor1Lattes.fl_str_mv http://genos.cnpq.br:12010/dwlattes/owa/prc_imp_cv_int?f_cod=K4762374Y0
dc.contributor.authorID.fl_str_mv 94bcc49c-60ba-4ee9-9483-9c4530ee3525
contributor_str_mv Madeira, Gustavo Ferron
dc.subject.por.fl_str_mv Equações diferenciais parciais
Estabilidade de equilíbrios
Bifurcação de equilíbrios
topic Equações diferenciais parciais
Estabilidade de equilíbrios
Bifurcação de equilíbrios
CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::MATEMATICA
dc.subject.cnpq.fl_str_mv CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::MATEMATICA
description This work is concerned with a semilinear parabolic partial differential equation under a homogeneous Neumann boundary condition occuring in population genetics. It describes the evolution of gene frequencies under selection and migration effects in a bounded domain. In the nonlinear term appearing in the equation, which is of logistic type, one has a positive parameter and an indefinite sign weight function. Considering a suitable phase space one obtains a nonlinear dynamical system, actually a gradient system, in a such way that the equilibrium solutions, or stationary solutions, play a fundamental role in the dynamics viewpoint. The problem has two constant equilibria, called the trivial ones, inducing two curves, called trivial branches, and containing the trivial equilibrium solutions. The main aim of this dissertation is to study the bifurcation and stability structures of equilibria, which are completely established and also expressed through diagrams. Furthermore, to establish the behaviour of the only nontrivial equilibrium the problem has for each value of the parameter. A key ingredient in the analysis is the average of the weight function. Indeed, if the weight has nonzero average a global curve consisting of nontrivial exponentially stable equilibria bifurcates from a trivial branch − which is determined according to the sign of the average. But if the parameter is sufficiently small the problem admits the two trivial equilibria as the only equilibrium solutions, one of them exponentially stable and the other unstable. When the weight function has zero average a new curve has now a central role: from such curve bifurcates a global curve defined for all values of the parameter and consisting of nontrivial exponentially stable equilibria. Further, there is no bifurcation from the trivial branches, that ones containing unstable equilibria. Finally, the behaviour of the global bifurcation branch is also established as the parameter is large. Actually, that is achieved as long as one proves the only nontrivial equilibrium concentrates in a region where the weight function has a definite sign, as the parameter is large.
publishDate 2015
dc.date.available.fl_str_mv 2015-05-11
2016-06-02T20:28:31Z
dc.date.issued.fl_str_mv 2015-03-30
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2016-06-02T20:28:31Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.citation.fl_str_mv LUNA, Tito Luciano Mamani. Bifurcação e estabilidade de equilíbrios de um problema de Neumann parabólico com peso indefinido em genética populacional. 2015. 85 f. Dissertação (Mestrado em Ciências Exatas e da Terra) - Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2015.
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/5914
identifier_str_mv LUNA, Tito Luciano Mamani. Bifurcação e estabilidade de equilíbrios de um problema de Neumann parabólico com peso indefinido em genética populacional. 2015. 85 f. Dissertação (Mestrado em Ciências Exatas e da Terra) - Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2015.
url https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/5914
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.relation.confidence.fl_str_mv -1
-1
dc.relation.authority.fl_str_mv 753503ae-4b5a-40ae-9c1c-00fafc513a72
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de São Carlos
dc.publisher.program.fl_str_mv Programa de Pós-Graduação em Matemática - PPGM
dc.publisher.initials.fl_str_mv UFSCar
dc.publisher.country.fl_str_mv BR
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de São Carlos
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFSCAR
instname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)
instacron:UFSCAR
instname_str Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)
instacron_str UFSCAR
institution UFSCAR
reponame_str Repositório Institucional da UFSCAR
collection Repositório Institucional da UFSCAR
bitstream.url.fl_str_mv https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/5914/1/6744.pdf
https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/5914/2/6744.pdf.txt
https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/5914/3/6744.pdf.jpg
bitstream.checksum.fl_str_mv 6b14e48c8855df35514f1937407bb396
d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e
264adfb93d04c70d09d5492a61a14e8b
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
MD5
MD5
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1802136289436237824