Số mũ Lyapunov của ánh xạ logistic hoàn toàn hỗn loạn bằng ln 2
Phát biểu
Tại , ánh xạ logistic có số mũ Lyapunov với hầu hết mọi điều kiện ban đầu theo nghĩa Lebesgue.
Vì sao đúng?
Ánh xạ tại r = 4 thoạt nhìn không giống một ánh xạ nhân đôi đơn giản chút nào, nhưng một phép đổi biến khéo léo (một liên hợp trơn) biến nó thành chính xác ánh xạ nhân đôi, có hệ số kéo giãn rõ ràng bằng 2 tại mọi điểm — sự méo mó thêm vào do phép đổi biến trung bình hóa về không sau thời gian dài.
Phác thảo chứng minh
Bước 1 (liên hợp). Đặt . Dùng công thức góc nhân đôi, . Nếu ta cũng đặt cho ánh xạ nhân đôi , thì khớp chính xác với vế phải ở trên, vậy với : ánh xạ logistic tại r = 4 liên hợp trơn với ánh xạ nhân đôi.
Bước 2 (số mũ Lyapunov của ánh xạ nhân đôi). Ánh xạ nhân đôi tuyến tính từng khúc với ở mọi nơi nó khả vi, nên dọc theo mọi quỹ đạo, đúng, với mọi — giới hạn tầm thường là .
Bước 3 (chuyển số mũ qua liên hợp). Lấy đạo hàm theo quy tắc dây chuyền cho , tức tại . Cộng đẳng thức này dọc theo một quỹ đạo rồi chia cho , các số hạng giữa triệt tiêu theo kiểu domino: .
Bước 4 (số hạng biên tiến về không). Vì bị chặn (độ lớn không bao giờ vượt quá ), số hạng trong ngoặc vẫn bị chặn khi với mọi quỹ đạo tránh được tập đếm được các không điểm của — một tập có độ đo Lebesgue bằng không. Chia một đại lượng bị chặn cho cho kết quả tiến về , vậy số mũ Lyapunov của ánh xạ logistic tại r = 4 bằng với hầu hết mọi điều kiện ban đầu.
Chủ đề chứa định lý này
Chứng minh từng bước
Chưa có chứng minh từng bước cho định lý này.
Tài liệu tham khảo
- Steven H. Strogatz (2015). Nonlinear Dynamics and Chaos: With Applications to Physics, Biology, Chemistry, and Engineering
- Edward N. Lorenz (1963). Deterministic Nonperiodic Flow
- Robert M. May (1976). Simple mathematical models with very complicated dynamics
- Warwick Tucker (2002). A Rigorous ODE Solver and Smale's 14th Problem