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'''动力系统理论 Dynamical Systems Theory'''是数学领域中的一部分.主要在描述复杂的动力系统,一般会用微分方程或差分方程来表示。当采用微分方程时,该理论被称为“连续动力系统”,若用差分方程来表示,则称为“离散动力系统”。若其时间只在一些特定区域连续,在其余区域离散,或时间是任意的时间集合(像康托尔集),需要用时标微积分来处理。有时也会需要用混合的算子来处理,像微分差分。从物理学的角度来看,连续动力系统是经典力学的推广,也是运动方程的推广,不受极小作用原理[[欧拉-拉格朗日方程]]的约束。当采用差分方程时,该理论被称为[[离散动力系统]]。当时间变量运行在一个某些区间离散、其他区间连续的集合、或者像 [[Cantor集]]一样任意的时间集合上时,人们就能得到时间尺度上的动力方程。[[算子]] Operators是一个函数空间到函数空间上的映射O:X→X,广义的讲,对任何函数进行某一项操作都可以认为是一个算子,如求幂次、求微分等。某些情况下,也可以用[[混合算子]] Mixed Operators来建模,如微分-差分方程。
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'''动力系统理论 dynamical systems theory''',也常译作动力学理论、或动态系统理论,它是数学研究的一部分。它主要利用微分和差分方程,来描述和研究复杂的动力系统。当系统由微分方程描述时,该理论被称为连续(时间)动力系统 continuous dynamical system。当动力系统由微分或差分方程描述时,这个方程被称为动态方程 dynamic equation 、也常被称为动力方程、动力学方程;动力系统的变化过程也被称为动态过程 dynamic process。还有一些情境下的动力系统可以由[[微分-差分方程]] differential-difference equations<ref> Bellman, R. E., & Cooke, K. L. (1963). Differential-difference equations. </ref> 来建模,例如动态过程中存在时间延迟的情况时,动力系统可以由[[时滞微分方程]] delay differential equation 来描述。
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该理论涉及动力学系统的长期定性行为,研究了通常以机械或物理性质为主的系统(例如行星轨道和行星)的运动方程式的性质以及其常用的的解决方案,电子电路的求解方式以及[[生物学]][[经济学]]等领域产生的系统。许多现代研究集中在[[混沌系统]]的研究上。
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动力系统也可以由算子方程来描述。[[算子]] operators ,在物理学领域一般译为算符,它是函数空间到函数空间的映射。物理学中的这个函数空间一般指[[希尔伯特空间]],其中的元素表示物理状态。考虑函数空间 <math>\mathcal F_1,F_2</math> ,算子<math>O:\mathcal F_1 \to \mathcal F_2</math> 就是说,它把函数空间<math>\mathcal F_1</math>中的元素映射为<math>\mathcal F_2</math>中的元素。例如我们考虑<math>\mathcal F</math>为一元光滑函数空间,由一元无限可导函数构成,若有算子<math>O:\mathcal F \to \mathcal F</math> 满足 <math>\forall f\in\mathcal F,\ O(f)=f'</math>,这里<math>f'\in\mathcal F</math>是函数<math>f</math>的导函数,那么我们就称算子<math>O</math>为“微分算子” differential operator。类似地,其他对函数的映射(有时也称为“操作” operation,或“变换” transform)也可以被看做是算子,例如傅里叶变换等。从这种角度来看,微分方程和差分方程,也可以在一定条件下被看作是微分/差分算子方程。
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这个研究领域也被称为动力学系统,数学动力学系统理论或动力学系统数学理论。
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从物理学的角度来看,连续动力系统是经典力学的推广。具体来说,我们不再受限于利用最小作用原理,从[[欧拉-拉格朗日方程]]方程导出运动方程,而是直接构造运动方程,并把它接受为公设,接下来主要研究由这一运动方程所描述系统的演化。注意,这里所说的运动方程 equations of motion 不应与运动学方程 kinematic equations 相混淆。前者是对运动 motion 建模而成的方程,包括动力学方程和运动学方程。而后者,运动学方程,专指比较简单的情况,例如只考虑加速度为常数时的运动方程。目前,运动学方程主要出现在高中物理教材,以及机器人学方面的材料中。
[[File:360px-Lorenz_attractor_yb.svg.png|thumb|400px|right|[[Lorenz attractor]]是一个典型的非线性动态系统。研究这个系统有助于对[[混沌理论]]进行发展。]]
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这项理论对动力系统的长期行为进行定性研究,研究系统运动方程的基本性质以及方程的解(当可解的时候)。这些系统主要是机械系统或其他物理过程系统,例如行星轨道和电子电路,以及出现在[[生物学]]、[[经济学]]、以及其他领域内的系统。大量现代研究主要着眼于探究一种特殊的动力系统,即[[混沌系统]] chaotic systems,指的是系统初始状态的微小差异会导致完全不同的系统演化过程。
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动力系统理论这一研究领域,也被称为动力系统 dynamical system、动态系统 dynamic system、动力学系统、数学动力系统理论 mathematical dynamical systems theory、或动力学系统的数学理论 the mathematical theory of dynamical systems。
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[[File:360px-Lorenz_attractor_yb.svg.png|thumb|400px|right|[[Lorenz attractor]]是一个典型的非线性动力系统。研究这个系统有助于对[[混沌理论]]进行发展。]]
    
==综述 ==
 
==综述 ==
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