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Título : Implementación de métodos cualitativos y numéricos para el estudio de un modelo de dinámica poblacional
Autor : Villacrés Lluay, Fernando Antonio
Director(es): Cáceres Mena, Mayra Elizabeth
Tribunal (Tesis): Abancin Ospina, Ramón Antonio
Palabras claves : ANÁLISIS CUALITATIVO;RUNGE KUTTA;LOTKA-VOLTERRA;PUNTOS DE EQUILIBRIO;PRESA DEPREDADOR;ESTABILIDAD
Fecha de publicación : 14-abr-2023
Editorial : Escuela Superior Politécnica de Chimborazo
Citación : Villacrés Lluay, Fernando Antonio. (2023). Implementación de métodos cualitativos y numéricos para el estudio de un modelo de dinámica poblacional. Escuela Superior Politécnica de Chimborazo. Riobamba
Identificador : UDCTFC;76T00070
Abstract : This work presents the study and analysis of the solutions of the Lotka-Volterra model with the use of qualitative and numerical analysis with Runge Kutta RK4 Method. In order to carry out the study and analysis of this model, concepts and results of qualitative analysis of systems of differential equations were used to examine: the behavior of the system trajectories, the stability and classification of the equilibrium points of the system. For this purpose, a brief exposition of the qualitative analysis is included from the most relevant referenced bibliographic information. MATLAB software was used to implement the Runge Kutta RK4 Method and thus find approximate solutions to the Lotka-Volterra model, which allowed us to: program the method and examine the behavior of the solutions with their respective phase plane in an illustrative, specific and accurate way. These analyses are applied to a given problem describing the interaction between prey and predators using the Lotka-Volterra system to explain the different behaviors of the solutions presented by the problem in a certain period of time, to support the analysis performed in an application. It is concluded that to analyze the behavior of the Lotka-Volterra model it is not necessary to obtain its explicit solution. Thanks to the qualitative analysis and through a numerical method it is possible to arrive at similar responses of the system without knowing its explicit solution. It is recommended to consider the phase plane to determine the type of trajectory that has the solution of the system, and to continue the study using these methods to study other types of models, in particular the Lotka-Volterra model for two competing species.
Resumen : En este trabajo se expone el estudio y análisis de las soluciones del modelo de Lotka-Volterra con el uso del análisis cualitativo y numérico con el método de Runge Kutta de cuarto orden. Con el fin de efectuar el estudio y análisis de este modelo se utilizaron conceptos y resultados del análisis cualitativo de los sistemas de ecuaciones diferenciales para así examinar: el comportamiento de las trayectorias del sistema, la estabilidad y clasificación de los puntos de equilibrio que tiene el sistema. Para ello se incluye una breve exposición del análisis cualitativo a partir de la información bibliográfica referenciada más relevante. Para implementar el método de Runge Kutta de cuarto orden y así hallar soluciones aproximadas al modelo de Lotka-Volterra usamos el software MATLAB, que nos permitió: programar el método y examinar el comportamiento de las soluciones con su respectivo plano de fase de manera ilustrativa, específica y certera. Estos análisis son aplicados sobre un determinado problema que describe la interacción entre presas y depredadores que utiliza el sistema de Lotka-Volterra para así explicar los diferentes comportamientos de las soluciones que presente el problema en cierto período de tiempo. Esto con el fin de sustentar los análisis realizados en una aplicación. Se concluye que para analizar el comportamiento del modelo de Lotka-Volterra no es necesario obtener su solución explícita. Gracias al análisis cualitativo y a través de un método numérico es posible llegar a respuestas similares del sistema sin conocer su solución explícita. Se recomienda considerar también el plano de fase para determinar el tipo de trayectoria que tiene la solución del sistema, y continuar el estudio usando estos métodos para estudiar otro tipo de modelos, en particular el de Lotka-Volterra para dos especies en competencia.
URI : http://dspace.espoch.edu.ec/handle/123456789/19839
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