An Asymptotic Analysis of Spike Self-Replication and Spike Nucleation of Reaction-Diffusion Patterns on Growing 1-D Domains
Notice bibliographique
Résumé
In the asymptotic limit of a large diffusivity ratio, certain two-component reaction-diffusion (RD) systems can admit localized spike solutions on a 1-D finite domain in a far-from-equilibrium nonlinear regime. It is known that two distinct bifurcation mechanisms can occur which generate spike patterns of increased spatial complexity as the domain half-length L slowly increases; so-called spike nucleation and spike self-replication. Self-replication is found to occur via the passage beyond a saddle-node bifurcation point that can be predicted through linearization around the inner spike profile. In contrast, spike nucleation occurs through slow passage beyond the saddle-node of a nonlinear boundary-value problem defined in the outer region away from the core of a spike. Here, by treating L as a static parameter, precise conditions are established within the semi-strong interaction asymptotic regime to determine which occurs, conditions that are confirmed by numerical simulation and continuation. For the Schnakenberg and Brusselator RD models, phase diagrams in parameter space are derived that predict whether spike self-replication or spike nucleation will occur first as L is increased, or whether no such instability will occur. For the Gierer-Meinhardt model with a non-trivial activator background, spike nucleation is shown to be the only possible spike-generating mechanism. From time-dependent PDE numerical results on an exponentially slowly growing domain, it is shown that the analytical thresholds derived from the asymptotic theory accurately predict critical values of L where either spike self-replication or spike-nucleation will occur. The global bifurcation mechanism for transitions to patterns of increased spatial complexity is further elucidated by superimposing time-dependent PDE simulation results on the numerically computed solution branches of spike equilibria.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
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score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».