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添加3字节 、 2025年12月31日 (三) 11:57
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===不动点的定义===
 
===不动点的定义===
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对于一般的映射 <math>g</math>, 满足 <math>g(x^*)=0</math>的点 <math>x^*</math> 成为 <math>g</math> 的[[不动点]]。可以验证对[[不动点]] <math>x^*</math>,有 <math>g(g(x^*)) = g(x^*) = x^*</math>。直观上看,这个点在系统的映射下一直保持不动,因此也称其为系统的平衡解。在一维[[动力学]] <math>\displaystyle \frac{\mathrm{d} x}{\mathrm{d} t} = f(x)</math> 中,如果系统处在[[不动点]]的位置,那么[[系统状态]]将不再改变,也即 <math>\displaystyle \frac{\mathrm{d} x}{\mathrm{d} t} = 0 = f(x)</math>,因此我们只需研究 <math>f(x)</math> 的零点即可。
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对于一般的映射 <math>g</math>, 满足 <math>g(x^*)=0</math> 的点 <math>x^*</math> 成为 <math>g</math> 的[[不动点]]。
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可以验证对[[不动点]] <math>x^*</math>,有 <math>g(g(x^*)) = g(x^*) = x^*</math>。直观上看,这个点在系统的映射下一直保持不动,因此也称其为系统的平衡解。在一维[[动力学]] <math>\displaystyle \frac{\mathrm{d} x}{\mathrm{d} t} = f(x)</math> 中,如果系统处在[[不动点]]的位置,那么[[系统状态]]将不再改变,也即 <math>\displaystyle \frac{\mathrm{d} x}{\mathrm{d} t} = 0 = f(x)</math>,因此我们只需研究 <math>f(x)</math> 的零点即可。
    
===图形化稳定性判据===
 
===图形化稳定性判据===
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* 半稳定[[不动点]]: 零点的两侧同号;从一侧吸引,从另一侧排斥。
 
* 半稳定[[不动点]]: 零点的两侧同号;从一侧吸引,从另一侧排斥。
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[[File:fixed_point_1.png|400px|thumb|right|某个一维自治系统的相图。其稳定[[不动点]]和不稳定[[不动点]]分别使用实心圆点和空心圆点表示,箭头方向指示相流的方向。引自__PROTECTED_12__]]
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[[File:fixed_point_1.png|400px|缩略图|某个一维自治系统的相图。其稳定[[不动点]]和不稳定[[不动点]]分别使用实心圆点和空心圆点表示,箭头方向指示相流的方向。引自__PROTECTED_12__]]
    
右图给出了一个一维[[自治系统]]的[[相图]],横轴的箭头表示相流的流向。如图所示,函数 <math>f(x)</math> 有两个零点,这意味着系统有两个[[不动点]]。左侧的[[不动点]]是稳定的,当 <math>x</math> 位于左侧[[不动点]]的左侧少许时,其速度向右;当 <math>x</math> 位于它的右侧少许时,其速度向左。右侧[[不动点]]和左侧相反:向左侧或右侧扰动都会使[[系统状态]]远离右侧的不[[稳定不动点]]。
 
右图给出了一个一维[[自治系统]]的[[相图]],横轴的箭头表示相流的流向。如图所示,函数 <math>f(x)</math> 有两个零点,这意味着系统有两个[[不动点]]。左侧的[[不动点]]是稳定的,当 <math>x</math> 位于左侧[[不动点]]的左侧少许时,其速度向右;当 <math>x</math> 位于它的右侧少许时,其速度向左。右侧[[不动点]]和左侧相反:向左侧或右侧扰动都会使[[系统状态]]远离右侧的不[[稳定不动点]]。
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===势函数===
 
===势函数===
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除了使用 <math>f(x)</math> 分析外,还可以使用系统的[[势函数]]<math>V(x)</math>进行分析。它由<math>f(x)=-\frac{\mathrm{d} V}{\mathrm{d} x}</math>定义。通过该定义,系统行为等价于一个过阻尼粒子在[[势能]]景观<math>V(x)</math>中的运动。粒子总是向[[势能]]减小 (<math>\frac{\mathrm{d} V}{\mathrm{d} t}\leq 0</math>) 的方向运动。其中系统的稳定[[不动点]] <math>\leftrightarrow</math> <math>V(x)</math>的局部极小值([[势能]]谷),而不稳定[[不动点]] <math>\leftrightarrow</math> <math>V(x)</math>的局部极大值([[势能]]峰)
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除了使用 <math>f(x)</math> 分析外,还可以使用系统的[[势函数]]<math>V(x)</math>进行分析。它由<math>f(x)=-\frac{\mathrm{d} V}{\mathrm{d} x}</math>定义。
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通过该定义,系统行为等价于一个过阻尼粒子在[[势能]]景观<math>V(x)</math>中的运动。粒子总是向[[势能]]减小 (<math>\frac{\mathrm{d} V}{\mathrm{d} t}\leq 0</math>) 的方向运动。其中系统的稳定[[不动点]] <math>\leftrightarrow</math> <math>V(x)</math>的局部极小值([[势能]]谷),而不稳定[[不动点]] <math>\leftrightarrow</math> <math>V(x)</math>的局部极大值([[势能]]峰)
    
==解的性质==
 
==解的性质==
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