非线性动力学中分叉图的特性课件.ppt
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- 关 键 词:
- 非线性 动力学 分叉 特性 课件
- 资源描述:
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1、2023-5-91第一章第一章 有限差分方程有限差分方程 一、线性有限差分方程:0021201NRNNRRNNRNNttttRNN1几个概念:方程(线性)系统参数:系统参数:R初始条件:初始条件:N0 2023-5-92 N0=100,R0 衰减(decay)R=0.9 递增(growth)R=1.08 稳态(steady-state)R=12023-5-93N0=100,R0衰减(decay)R=-0.9递增(growth)R=-1.08稳态(steady-state)R=-12023-5-94吸引子(attractor):随着时间的演化,系统的一种状态趋势 0R1:Nt 分叉点分叉点(bi
2、furcation point):以某个参数值为分界,系统进入不同的状态 R=12023-5-95二、非线性的有限差分方程1、Logistic Equation:)x1(Rxxtt1t R11x0 x)x(fxtt 系统参数:R 初始条件:x0 固固 定定 点:点:(fixed point)2023-5-96系统参数:系统参数:R,初始条件:初始条件:x0,取0 x0 1,x0=0.1(有生态学意义)0 R 1 xt 0 (attractor)2023-5-97 1R3 R=1.5 单调逼近固定点 x*=0.333 R=2.9 交替逼近固定点 x*=0.655 xt 1 1/R2023-5-9
3、82023-5-99问题1:1、x0取不同值时,上述几种情况如何?2、x0=0.5,R分别为1.25,2,2.75,画出轨线 t-xt2023-5-910 3R3.449 R=3.3 周期2(period-2)t2txx 2023-5-911 3.449 R3.5699 R=3.52 周期4 周期8 周期16 周期倍增周期倍增(period-doubling)2023-5-9123.5699 4 轨线最终逃逸(escape)到无穷。问题2:1.How many iterations dose it take for the trajectories to get with 0.001of th
4、e final value x=0.3333 for R=1.5?2.What happens for R4?2023-5-916小结:小结:系统表现出的不同行为 稳定状态、周期、混沌稳定状态、周期、混沌 系统参数(R)的不同给系统带来的影响 初始状态(x0)的不同对系统的影响2023-5-917 分叉图(bifurcation diagram)2023-5-918三、稳定状态(steady state)和稳定性(stability)研究三个问题:1、系统是否存在固定点(fixed point)?2、系统是否在固定点处存在局部稳定性?局部稳定性局部稳定性(locally stable)3、系统
5、是否在固定点处存在全局稳定性?全局稳定性全局稳定性(globally stable)2023-5-919 局部稳定性局部稳定性 locally stable:If the initial condition happens to be near a fixed point,sequent iterates approach the fixed point,we say the fixed point is locally stable.(locally asymptotic stability)全局稳定性全局稳定性 globally stable:If the fixed point is a
6、pproached by all initial conditions,we say the fixed point is globally stable.2023-5-9201、固定点(fixed point):R11x0 xxx)x1(Rxxttt1ttt1t)x(fxtt 2023-5-9212、固定点的局部稳定性 线性系统:固定点 R 1:不稳定0 R 1:稳定R=0:稳定 R=1:稳定0 xt 2023-5-922 -1 R 0 R -1R=-1 不稳定 2023-5-923非线性系统:固定点)x(fxtt xdxdfmt交替远离固定点交替远离固定点单调远离固定点单调远离固定点交替逼
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