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Pipeline #15010 failed with stage
...@@ -168,13 +168,21 @@ warning, ... , états stationnaires résultats d'équilibres en danger, ... épu ...@@ -168,13 +168,21 @@ warning, ... , états stationnaires résultats d'équilibres en danger, ... épu
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!
! Le modèle poie-prédateur de Lokta Volterra
!
! sera peut-être un sous-chapitre indéppendant à part entière, si nécessaire.
!
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#### Qu'est-ce que modèle "proie-prédateur" de Lotka-Volterra ? #### Qu'est-ce que modèle "proie-prédateur" de Lotka-Volterra ?
##### De combien de variables décrit-il l'évolution? ##### De combien de variables décrit-il l'évolution?
* Le modèle "proie-prédateur" concerne un couple de variables réelles liées * Le modèle "proie-prédateur" concerne un couple de variables réelles liées
**$`\mathbf{\big(\,(X(t)\,,Y(t)\,\big)\,\in\,\mathbb{R}_+^2}`$** **$`\mathbf{\big(\,(X_1(t)\,,X_2(t)\,\big)\,\in\,\mathbb{R}_+^2}`$**
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Dans l'interprétation du modèle, elles **peuvent représenter** : Dans l'interprétation du modèle, elles **peuvent représenter** :
* la *valeur réelle d'une grandeur physique* continue à l'instant $`t`$. * 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 ...@@ -189,31 +197,31 @@ warning, ... , états stationnaires résultats d'équilibres en danger, ... épu
##### Quels sont les hypothèses fondatrices ? ##### Quels sont les hypothèses fondatrices ?
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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. L'une représente des proies et l'autre des prédateurs.
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**Variable proie $`X(t)`$** **Variable proie $`X_1(t)`$**
* Elle représente le *nombre de proies*. * Elle représente le *nombre de proies*.
* **hypothèse** : Les proies disposent de *nourriture en quantité illimitée*. * **hypothèse** : Les proies disposent de *nourriture en quantité illimitée*.
* $`\Longrightarrow`$ **en absence de prédateur** rien ne s'oppose à un taux de croissance * $`\Longrightarrow`$ **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. conduisant à une croissance exponentielle.
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**$`\large{\left.\dfrac{dX}{dt}\right\lvert_{\,\bigt}^+ \,=\,+\, a\, X(t)}\quad`$**, 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> <br>
**Variable prédateur $`Y(t)`$** **Variable prédateur $`X_2(t)`$**
* Elle représente le *nombre de prédateurs*. * Elle représente le *nombre de prédateurs*.
* **hypothèse** : Les prédateurs *se nourrissent uniquement de proies*. * **hypothèse** : Les prédateurs *se nourrissent uniquement de proies*.
* $`\Longrightarrow`$ **en absence de proie** les prédateurs meurent selon un taux de décroissance * $`\Longrightarrow`$ **en absence de proie** les prédateurs meurent selon un taux de décroissance
*$`\left.\dfrac{dY}{dt}\right\lvert_{\,\bigt}^-`$ proportionnel au nombre $`Y`$* de prédateurs, *$`\left.\dfrac{dX_2}{dt}\right\lvert_{\,\bigt}^-`$ proportionnel au nombre $`Y`$* de prédateurs,
conduisant à une décroissance exponentielle. conduisant à une décroissance exponentielle.
<br> <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 *$`D_2 \gt 0`$*.
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...@@ -221,22 +229,22 @@ L'une représente des proies et l'autre des prédateurs. ...@@ -221,22 +229,22 @@ L'une représente des proies et l'autre des prédateurs.
* **hypothèses** : * **hypothèses** :
* Pour **une proie**, la *probabilité d'être tuée* par un prédateur et par unité de temps * 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> <br>
* Pour **un prédateur** La *probabilité de manger* une proie par unité de temps, lui permettant de survivre et de se repoduire, * 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.
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Cela entraîne : Cela entraîne :
* Pour la **population $`X`$ des proies**, le *taux de décroissance $`\left.\dfrac{dX}{dt}\right\lvert_{\,\bigt}^-`$* * Pour la **population $`X_1`$ des proies**, le *taux de décroissance $`\left.\dfrac{dX}{dt}\right\lvert_{\,\bigt}^-`$*
à la prédation est *proportionnel à $`X(t)Y(t)`$*, produit des nombres de proies et prédateurs : à la prédation est *proportionnel à $`X_1(t)X_2(t)`$*, produit des nombres de proies et prédateurs :
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**$`\large{\left.\dfrac{dX}{dt}\right\lvert_{\,\bigt}^- \,=\,-\, b\;X(t)\,Y(t)}\quad`$**, avec *$`b \gt 0`$*. **$`\large{\left.\dfrac{dX_1}{dt}\right\lvert_{\,\bigt}^- \,=\,-\, D_1\;X_1(t)\,X_2(t)}\quad`$**, avec *$`D_1 \gt 0`$*.
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* Pour la **population $`Y`$ des prédateurs**, le *taux de croissance $`\left.\dfrac{dY}{dt}\right\lvert_{\,\bigt}^+`$* * Pour la **population $`X_2`$ des prédateurs**, le *taux de croissance $`\left.\dfrac{dY}{dt}\right\lvert_{\,\bigt}^+`$*
à l'abondance de proies est *proportionnel à $`X(t)\,Y(t)`$* : à l'abondance de proies est *proportionnel à $`X_1(t)\,X_2(t)`$* :
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**$`\large{\left.\dfrac{dY}{dt}\right\lvert_{\,\bigt}^+ \,=\,+\, d\;X(t)\,Y(t)}\quad`$**, avec *$`d \gt 0`$*. **$`\large{\left.\dfrac{dX_2}{dt}\right\lvert_{\,\bigt}^+ \,=\,+\, C_2\;X_1(t)\,X_2(t)}\quad`$**, avec *$`C_2 \gt 0`$*.
##### Quelle est l'expression mathématique de ce modèle ? ##### Quelle est l'expression mathématique de ce modèle ?
...@@ -245,20 +253,20 @@ L'une représente des proies et l'autre des prédateurs. ...@@ -245,20 +253,20 @@ L'une représente des proies et l'autre des prédateurs.
croissante et sa composante décroissante. croissante et sa composante décroissante.
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$`\left\{\begin{array}{l} $`\left\{\begin{array}{l}
\left.\dfrac{dX}{dt}\right\lvert_{\,\bigt}=\;\left.\dfrac{dX}{dt}\right\lvert_{\,\bigt}^+\;+\;\left.\dfrac{dX}{dt}\right\lvert_{\,\bigt}^-\\ \left.\dfrac{dX_1}{dt}\right\lvert_{\,\bigt}=\;\left.\dfrac{dX_1}{dt}\right\lvert_{\,\bigt}^+\;+\;\left.\dfrac{dX_1}{dt}\right\lvert_{\,\bigt}^-\\
\\ \\
\left.\dfrac{dY}{dt}\right\lvert_{\,\bigt}=\;\left.\dfrac{dY}{dt}\right\lvert_{\,\bigt}^+\;+\;\left.\dfrac{dY}{dt}\right\lvert_{\,\bigt}^- \left.\dfrac{dX_2}{dt}\right\lvert_{\,\bigt}=\;\left.\dfrac{dX_2}{dt}\right\lvert_{\,\bigt}^+\;+\;\left.\dfrac{dX_2}{dt}\right\lvert_{\,\bigt}^-
\end{array}\right.`$ \end{array}\right.`$
* Les *hypothèses du modèle se traduisent par* le système d'équations différentielles : * Les *hypothèses du modèle se traduisent par* le système d'équations différentielles :
<br> <br>
**$`\large{\left\{\;\begin{array}{l} **$`\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{dY}{dt}\right\lvert_{\,\bigt}=\,-\;c\;X(t)\;+\;d\;X(t)\,Y(t) \left.\dfrac{dX_2}{dt}\right\lvert_{\,\bigt}=\,-\;D_2\;X(t)\;+\;C_2\;X_1(t)\,X_2(t)
\end{array}\right.}`$** \end{array}\right.}`$**
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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. ...@@ -273,6 +281,17 @@ L'une représente des proies et l'autre des prédateurs.
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Premières figures en attente
![](lokta-volverra-balance-populations-1a_L1200.jpg)
![](lokta-volverra-balance-populations-1b_L1200.gif)
![](lokta-volverra-cyclic-populations_L1200.gif)
![](lokta-volverra-vector-field_L1200.jpg)
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