Phân nhánh nhân đôi chu kỳ của ánh xạ logistic tại r = 3
Phát biểu
Với ánh xạ logistic , điểm cân bằng không tầm thường ổn định khi và mất ổn định đúng tại , nơi nó phân nhánh nhân đôi chu kỳ thành một chu trình chu kỳ 2 ổn định.
Vì sao đúng?
Đạo hàm của ánh xạ tại một điểm cân bằng đo mức một nhiễu loạn nhỏ tại đó tăng hay giảm sau một bước; khi độ lớn của nó vượt qua 1, điểm đó chuyển từ hút sang đẩy, và vì lần lặp thứ hai của ánh xạ có độ dốc đúng tại ngưỡng đó, nên một quỹ đạo chu kỳ 2 mới chính là thứ có thể phân nhánh ra.
Phác thảo chứng minh
Bước 1 (tìm điểm cân bằng). Giải , tức . Điều này cho hoặc điểm cân bằng không tầm thường , nằm trong đúng khi .
Bước 2 (tuyến tính hóa). Lấy đạo hàm, . Tính tại điểm cân bằng không tầm thường, , nên .
Bước 3 (tiêu chuẩn ổn định). Một điểm cân bằng ổn định cục bộ đúng khi , tức , biến đổi thành . Vậy hút các quỹ đạo lân cận trong suốt khoảng này.
Bước 4 (phân nhánh tại r = 3). Đúng tại , : tuyến tính hóa ở ranh giới. Khi hơi lớn hơn 3, và trở thành điểm đẩy. Đồng thời ánh xạ lặp hai lần , theo quy tắc dây chuyền, có đạo hàm tại đúng khi ; khai triển đến bậc cao hơn cho thấy điểm suy biến này tách thành hai điểm cân bằng mới thực sự của (một chu trình chu kỳ 2 ổn định của ) khi tăng qua 3 — đó là phân nhánh nhân đôi chu kỳ.
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