3.2. Исследование устойчивости однородных стационарных состояний системы
Определим простые решения системы уравнений (12.6), т.е. стационарные и однородные по пространству. При этом все производные в (12.6) будут равны нулю, и мы получим систему обычных алгебраических уравнений, имеющую единственное решение:
Определим, где это решение теряет устойчивость.
Проведём линеаризацию системы уравнений (12.6) и получим линейную задачу:
|
 |
(12.7) |
Представим решения линеаризованной системы (12.7) в виде гармоники:
|
 |
(12.8) |
где - амплитуды гармоники с номером m,
- экспоненциальный множитель.
Подставив выражения (12.8) в уравнения (12.7), можно убедиться, что эти функции будут решениями, если удовлетворяют квадратным уравнениям:
где m = 0, 1, 2, 3, … При каждом конкретном m уравнение имеет два корня - которые являются комплексными числами.
Если
то решение (12.8) убывает со временем (напомним, что для линеаризованных уравнений под функциями х и у понимаются возмущения концентраций веществ Х и У вблизи однородного стационарного состояния).
Если для всех m, то однородное стационарное состояние, к которому с течением времени стремится система, устойчиво. Данное условие устойчивости выполняется при малых b.
Если при некотором действительные части обращаются в нуль:
то при однородное стационарное состояние теряет устойчивость и в системе возникают структуры и колебания концентраций веществ Х и У в пространстве.
|