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c68ace3e
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c68ace3e
authored
Dec 29, 2022
by
Claude Meny
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...ets-systems/30.n3/20.systems/20.overview/cheatsheet.fr.md
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12.temporary_ins/32.sets-systems/30.n3/20.systems/20.overview/cheatsheet.fr.md
View file @
c68ace3e
...
...
@@ -168,13 +168,21 @@ warning, ... , états stationnaires résultats d'équilibres en danger, ... épu
-------------
!
! Le modèle poie-prédateur de Lokta Volterra
!
! sera peut-être un sous-chapitre indéppendant à part entière, si nécessaire.
!
<br>
#### Qu'est-ce que modèle "proie-prédateur" de Lotka-Volterra ?
##### De combien de variables décrit-il l'évolution?
*
Le modèle "proie-prédateur" concerne un couple de variables réelles liées
**$`\mathbf{\big(\,(X
(t)\,,Y
(t)\,\big)\,\in\,\mathbb{R}_+^2}`$**
**$`\mathbf{\big(\,(X
_1(t)\,,X_2
(t)\,\big)\,\in\,\mathbb{R}_+^2}`$**
<br>
Dans l'interprétation du modèle, elles
**peuvent représenter**
:
*
la
*valeur réelle d'une grandeur physique*
continue à l'instant $
`t`
$.
...
...
@@ -189,31 +197,31 @@ warning, ... , états stationnaires résultats d'équilibres en danger, ... épu
##### Quels sont les hypothèses fondatrices ?
<br>
Les variables $
`X
(t)`
$ et $
`Y
(t)`
$ ne jouent pas des rôles symétriques.
Les variables $
`X
_1(t)`
$ et $
`Y_2
(t)`
$ ne jouent pas des rôles symétriques.
L'une représente des proies et l'autre des prédateurs.
<br>
**Variable proie $`X(t)`$**
**Variable proie $`X
_1
(t)`$**
*
Elle représente le
*nombre de proies*
.
*
**hypothèse**
: Les proies disposent de
*nourriture en quantité illimitée*
.
*
$
`\Longrightarrow`
$
**en absence de prédateur**
rien ne s'oppose à un taux de croissance
*$`\left.\dfrac{dX
}{dt}\right\lvert_{\,\bigt}^+`$ proportionnel à $`X
`$*
, le nombre de proies,
*$`\left.\dfrac{dX
_1}{dt}\right\lvert_{\,\bigt}^+`$ proportionnel à $`X_1
`$*
, le nombre de proies,
conduisant à une croissance exponentielle.
<br>
**$`\large{\left.\dfrac{dX
}{dt}\right\lvert_{\,\bigt}^+ \,=\,+\, a\, X(t)}\quad`$**
, avec
*$`a
\gt 0`$*
.
**$`\large{\left.\dfrac{dX
_1}{dt}\right\lvert_{\,\bigt}^+ \,=\,+\, C_1\, X_1(t)}\quad`$**
, avec
*$`C_1
\gt 0`$*
.
<br>
**Variable prédateur $`
Y
(t)`$**
**Variable prédateur $`
X_2
(t)`$**
*
Elle représente le
*nombre de prédateurs*
.
*
**hypothèse**
: Les prédateurs
*se nourrissent uniquement de proies*
.
*
$
`\Longrightarrow`
$
**en absence de proie**
les prédateurs meurent selon un taux de décroissance
*$`\left.\dfrac{d
Y
}{dt}\right\lvert_{\,\bigt}^-`$ proportionnel au nombre $`Y`$*
de prédateurs,
*$`\left.\dfrac{d
X_2
}{dt}\right\lvert_{\,\bigt}^-`$ proportionnel au nombre $`Y`$*
de prédateurs,
conduisant à une décroissance exponentielle.
<br>
**$`\large{\left.\dfrac{dX
}{dt}\right\lvert_{\,\bigt}^- \,=\,-\, c\, X(t)}\quad`$**
, avec
*$`c
\gt 0`$*
.
**$`\large{\left.\dfrac{dX
_2}{dt}\right\lvert_{\,\bigt}^- \,=\,-\, D_2\, X_2(t)}\quad`$**
, avec
*$`D_2
\gt 0`$*
.
<br>
...
...
@@ -221,22 +229,22 @@ L'une représente des proies et l'autre des prédateurs.
*
**hypothèses**
:
*
Pour
**une proie**
, la
*probabilité d'être tuée*
par un prédateur et par unité de temps
est
*proportionnelle à $`
Y
`$*
, nombre de prédateurs.
est
*proportionnelle à $`
X_2
`$*
, nombre de prédateurs.
<br>
*
Pour
**un prédateur**
La
*probabilité de manger*
une proie par unité de temps, lui permettant de survivre et de se repoduire,
est
*proportionnelle à $`X`$*
, nombre de proies.
est
*proportionnelle à $`X
_1
`$*
, nombre de proies.
<br>
Cela entraîne :
*
Pour la
**population $`X`$ des proies**
, le
*taux de décroissance $`\left.\dfrac{dX}{dt}\right\lvert_{\,\bigt}^-`$*
dû
à la prédation est
*proportionnel à $`X
(t)Y
(t)`$*
, produit des nombres de proies et prédateurs :
*
Pour la
**population $`X
_1
`$ des proies**
, le
*taux de décroissance $`\left.\dfrac{dX}{dt}\right\lvert_{\,\bigt}^-`$*
dû
à la prédation est
*proportionnel à $`X
_1(t)X_2
(t)`$*
, produit des nombres de proies et prédateurs :
<br>
**$`\large{\left.\dfrac{dX
}{dt}\right\lvert_{\,\bigt}^- \,=\,-\, b\;X(t)\,Y(t)}\quad`$**
, avec
*$`b
\gt 0`$*
.
**$`\large{\left.\dfrac{dX
_1}{dt}\right\lvert_{\,\bigt}^- \,=\,-\, D_1\;X_1(t)\,X_2(t)}\quad`$**
, avec
*$`D_1
\gt 0`$*
.
<br>
*
Pour la
**population $`
Y
`$ des prédateurs**
, le
*taux de croissance $`\left.\dfrac{dY}{dt}\right\lvert_{\,\bigt}^+`$*
dû
à l'abondance de proies est
*proportionnel à $`X
(t)\,Y
(t)`$*
:
*
Pour la
**population $`
X_2
`$ des prédateurs**
, le
*taux de croissance $`\left.\dfrac{dY}{dt}\right\lvert_{\,\bigt}^+`$*
dû
à l'abondance de proies est
*proportionnel à $`X
_1(t)\,X_2
(t)`$*
:
<br>
**$`\large{\left.\dfrac{d
Y}{dt}\right\lvert_{\,\bigt}^+ \,=\,+\, d\;X(t)\,Y(t)}\quad`$**
, avec
*$`d
\gt 0`$*
.
**$`\large{\left.\dfrac{d
X_2}{dt}\right\lvert_{\,\bigt}^+ \,=\,+\, C_2\;X_1(t)\,X_2(t)}\quad`$**
, avec
*$`C_2
\gt 0`$*
.
##### Quelle est l'expression mathématique de ce modèle ?
...
...
@@ -245,20 +253,20 @@ L'une représente des proies et l'autre des prédateurs.
croissante et sa composante décroissante.
<br>
$
`\left\{\begin{array}{l}
\left.\dfrac{dX
}{dt}\right\lvert_{\,\bigt}=\;\left.\dfrac{dX}{dt}\right\lvert_{\,\bigt}^+\;+\;\left.\dfrac{dX
}{dt}\right\lvert_{\,\bigt}^-\\
\left.\dfrac{dX
_1}{dt}\right\lvert_{\,\bigt}=\;\left.\dfrac{dX_1}{dt}\right\lvert_{\,\bigt}^+\;+\;\left.\dfrac{dX_1
}{dt}\right\lvert_{\,\bigt}^-\\
\\
\left.\dfrac{d
Y}{dt}\right\lvert_{\,\bigt}=\;\left.\dfrac{dY}{dt}\right\lvert_{\,\bigt}^+\;+\;\left.\dfrac{dY
}{dt}\right\lvert_{\,\bigt}^-
\left.\dfrac{d
X_2}{dt}\right\lvert_{\,\bigt}=\;\left.\dfrac{dX_2}{dt}\right\lvert_{\,\bigt}^+\;+\;\left.\dfrac{dX_2
}{dt}\right\lvert_{\,\bigt}^-
\end{array}\right.`
$
*
Les
*hypothèses du modèle se traduisent par*
le système d'équations différentielles :
<br>
**
$
`\large{\left\{\;\begin{array}{l}
\left.\dfrac{dX
}{dt}\right\lvert_{\,\bigt}=\;\;a\;X(t)\;-\;b\;X(t)\,Y
(t)\\
\left.\dfrac{dX
_1}{dt}\right\lvert_{\,\bigt}=\;\;C_1\;X_1(t)\;-\;D_1\;X_1(t)\,X_2
(t)\\
\\
\left.\dfrac{d
Y}{dt}\right\lvert_{\,\bigt}=\,-\;c\;X(t)\;+\;d\;X(t)\,Y
(t)
\left.\dfrac{d
X_2}{dt}\right\lvert_{\,\bigt}=\,-\;D_2\;X(t)\;+\;C_2\;X_1(t)\,X_2
(t)
\end{array}\right.}`
$
**
<br>
avec
*$`(
a\,,b\,,c\,,d
)\in\mathbb{R}_+^4`$*
.
avec
*$`(
C_1\,,C_2\,,D_1\,,D_2
)\in\mathbb{R}_+^4`$*
.
...
...
@@ -273,6 +281,17 @@ L'une représente des proies et l'autre des prédateurs.
<br>
Premières figures en attente




<!----------------
<br>
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