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In
assenza di predatori (x2(t)=0) la preda evolve secondo l’equazione:
che ammette due equilibri Il
primo di questi equilibri è instabile perché l’autovalore
del corrispondente sistema linearizzato è positivo (e)
mentre il secondo è asintoticamente stabile perché l’autovalore
del sistema linearizzato è negativo (-e).
La dinamica della preda è, pertanto, del tipo indicato in figura:
tutti i movimenti con x1(0) > 0 tendono asintoticamente alla
“capacità portante” .
In assenza di prede (x1(t)=0) i predatori invece si estinguono esponenzialmente perché soddisfano l’equazione: che
ammette l’unico stato di equilibrio .
Supponendo,
ora, che prede e predatori possano coesistere, imponiamo l’equilibrio ponendo
Dalle
equazioni di stato ricaviamo allora:
Perché
tale soluzione abbia significato è necessario che le due componenti
dello stato di equilibrio siano positive. Pertanto, la relazione
è
la condizione di esistenza di un equilibrio tra prede e predatori. Poiché è
la capacità portante delle prede, e è
la densità delle prede all’equilibrio (1), la condizione (2) dice
che in presenza di predatori le prede sono (all'equilibrio) in numero minore
che in assenza di predatori.
Per
determinare se lo stato di equilibrio (1) è asintoticamente stabile
possiamo calcolare gli autovalori della matrice del sistema linearizzato:
che
ha la seguente equazione caratteristica:
La
condizione (2) di esistenza dell’equilibrio implica quindi che gli autovalori
del sistema linearizzato abbiano somma negativa e
prodotto positivo .
L’equilibrio è
pertanto sempre asintoticamente stabile (in effetti tale equilibrio può
essere un fuoco stabile o un nodo stabile a seconda del valore dei parametri).
Quanto
detto si può riassumere con il seguente quadro delle traiettorie
caratterizzato da due selle e da un fuoco stabile.
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