Уравнение репликатора против уравнения Лотки-Вольтерры

Фон

Уравнение репликатора с н стратегии задается дифференциальным уравнением:

Икс ˙ я знак равно Икс я ( Дж знак равно 1 н а я Дж Икс Дж ф ) я знак равно 1 , , н
куда Икс я частота стратегии я , А знак равно [ а я Дж ] матрица выплат, а ф - средняя приспособленность населения. По сути, уравнение репликатора говорит о том, что скорость роста стратегии я (т.е., Икс ˙ я / Икс я ) есть разница между пригодностью я (т.е., Дж знак равно 1 н а я Дж Икс Дж ) и средней пригодности ф всего населения.

Уравнение Лотки-Вольтерра с н 1 вид это:

у ˙ я знак равно у я ( р я + Дж знак равно 1 н 1 б я Дж у Дж ) я знак равно 1 , , н 1
куда у я это обилие видов я , р я собственная скорость роста и б я Дж описывает, как виды я а также Дж взаимодействовать ( вики-запись об уравнении Лотка-Вольтерра ).

Согласно книге Новака « Эволюционная динамика », эти два уравнения эквивалентны друг другу (один и тот же результат появляется в « Эволюционных играх и динамике населения » Хофбауэра и Зигмунда ). Это отличный результат, потому что он показывает, что результаты в экологии, основанные на уравнении Лотки-Вольтерры, имеют теоретико-игровую интерпретацию, и наоборот.

Вопрос

Это означало бы, что уравнение репликатора для двух стратегий (например, игра Ястреб-Голубь) эквивалентно одному виду, взаимодействующему с самим собой по уравнению Лотки-Вольтерра. Как это могло быть? Уравнение репликатора описывало бы частоту двух стратегий в популяции, но эквивалентное уравнение Лотки-Вольтерра описывало бы эволюцию одной и недифференцированной популяции. Моя проблема заключается не столько в доказательстве эквивалентности между этими двумя уравнениями (Хофбауэр и Зигмунд приводят доказательство этой эквивалентности в своей книге), сколько в интерпретации эквивалентности между двумя уравнениями.

Не могли бы вы определить все параметры в обоих уравнениях?
Извиняюсь. Я только что добавил описание параметров.
Было бы здорово, если бы уже можно было доказать это равенство между двумя моделями. Ссылался ли М. Новак на свое утверждение? У вас есть ссылки на репликатор и уравнения Лотки-Вольтерра? Уравнение LV кажется мне немного странным. Это не совсем совпадает с тем, что я нашел на вики . Кроме того, странно говорить о н 1 видов, а не заменить все н 1 , по н в уравнении и сделать его действительным для н разновидность. +1
Новак ссылается на этот результат в своей «Эволюционной динамике», но доказательство появляется в «Эволюционных играх и динамике населения» Хофбауэра и Зигмунда. Что касается уравнения LV, насколько я понимаю, Новак имеет в виду обобщенную версию этого уравнения, а не ту, которая используется для изучения конкуренции между видами. Я мог бы следовать доказательству, но, как и вы, я все еще нахожу очень странным, что мы отображаем теоретико-игровую модель с помощью н стратегии к уравнению LV с н 1 разновидность. Это один из тех случаев, когда вы понимаете математику, но не можете до конца понять, что происходит.

Ответы (1)

Ключевым моментом является то, что первое уравнение описывает частоты , т.е. я знак равно 1 н Икс я знак равно 1 , поэтому есть только н 1 степени свободы. Например, если н знак равно 2 (как в Hawk-Dove), вы можете полностью описать состояние системы всего лишь Икс 1 , потому что Икс 2 просто Икс 2 знак равно 1 Икс 1 . Это ограничение реализуется путем настройки ф .

Чтобы преобразовать модель Лотки-Вольтерры в первое уравнение, задайте Икс я у я / Дж у Дж .