La metodología de Dubovitskii y Milyutin aplicada a un problema de control óptimo que se origina en un sistema ecológico
Autores: Coronel, Aníbal; Huancas, Fernando; Lozada, Esperanza; Rojas-Medar, Marko
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
La metodología de Dubovitskii y Milyutin aplicada a un problema de control óptimo que se origina en un sistema ecológico
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Modelo ecológico
Problema de control óptimo
Densidad de población
Depredador
Función de coste
Soluciones óptimas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 19
Citaciones: Sin citaciones
Investigamos un problema de control para un modelo ecológico dado por un sistema de reacción-difusión. El modelo ecológico está dado por un sistema de EDP parabólicas no lineales de tres ecuaciones que modelan la interacción de tres especies considerando las suposiciones estándar de Lotka-Volterra. El problema de control óptimo consiste en la determinación de un coeficiente tal que la densidad de población del depredador disminuya. Reformulamos el problema de control como un problema de control óptimo introduciendo una función de costo apropiada. Luego, introducimos y demostramos tres tipos de resultados. Una primera contribución del artículo es el marco de bien planteamiento del modelo matemático considerando que la interacción de las especies está dada por respuestas funcionales generales. En segundo lugar, estudiamos las propiedades de diferenciabilidad de una función de costo. El tercer resultado es la existencia de soluciones óptimas, la existencia de un estado adjunto y una caracterización de la función de control. El primer resultado se demuestra mediante la aplicación de la teoría de semigrupos y el segundo y tercer resultado se demuestran mediante la aplicación del formalismo de Dubovitskii y Milyutin.
Descripción
Investigamos un problema de control para un modelo ecológico dado por un sistema de reacción-difusión. El modelo ecológico está dado por un sistema de EDP parabólicas no lineales de tres ecuaciones que modelan la interacción de tres especies considerando las suposiciones estándar de Lotka-Volterra. El problema de control óptimo consiste en la determinación de un coeficiente tal que la densidad de población del depredador disminuya. Reformulamos el problema de control como un problema de control óptimo introduciendo una función de costo apropiada. Luego, introducimos y demostramos tres tipos de resultados. Una primera contribución del artículo es el marco de bien planteamiento del modelo matemático considerando que la interacción de las especies está dada por respuestas funcionales generales. En segundo lugar, estudiamos las propiedades de diferenciabilidad de una función de costo. El tercer resultado es la existencia de soluciones óptimas, la existencia de un estado adjunto y una caracterización de la función de control. El primer resultado se demuestra mediante la aplicación de la teoría de semigrupos y el segundo y tercer resultado se demuestran mediante la aplicación del formalismo de Dubovitskii y Milyutin.