235
个编辑
更改
跳到导航
跳到搜索
第7行：
第7行： − + + + + + + + + + + + + + +
→标准型和性质
== 标准型和性质 ==
== 标准型和性质 ==
在数学上，我们可以通过标准型来研究[[分岔]]的本质特征。对于一维[[动力系统]]（参考[[一维动力学]]），跨临界分岔的最简[[微分方程]]形式（标准型）如下
在数学上，我们可以通过标准型来研究[[分岔]]的本质特征。对于一维[[动力系统]]（参考[[一维动力学]]），跨临界分岔的最简[[微分方程]]形式（标准型）如下<ref name="Strogatz1994">Strogatz, S. H. (1994). ''Nonlinear Dynamics and Chaos.'' Reading, MA: Perseus Books.</ref>{{NumBlk|:|
<math display="block">
\dot{x} = rx \pm x^2
</math>
|{{EquationRef|1}}}}
*其中<math>x \in \mathcal{R}</math>是[[状态变量]]，<math>r \in \mathcal{R}</math>为诱导[[分岔]]产生的外部参数。
*对于实际研究中的更复杂的系统，如<math>\dot{x} = r - x - \mathrm{e}^{-x}</math>，为了将原系统简化为标准型（即忽略高阶项（如 <math>O(x^3, r^2)</math> 等）的影响），[[状态变量]] <math>x</math> 和参数 <math>r</math> 必须限制在局部范围内：
**<math>x</math> 的取值范围应为[[不动点]] <math>x^*</math> 的 <math>\varepsilon</math>-邻域：<math>x \in (x^* - \varepsilon, x^* + \varepsilon)</math>，其中 <math>\varepsilon > 0</math> 且充分小。
**<math>r</math> 的取值范围应为[[临界]]值 <math>r_c</math> 的 <math>\delta</math>-邻域：<math>r \in (r_c - \delta, r_c + \delta)</math>，其中 <math>\delta > 0</math> 且充分小。
只有在此微小邻域内，[[泰勒展开]]后的低阶项才能主导系统的定性行为。具体可参见下文中的推广形式。
鞍结点[[分岔]]的关键性质在于，随着系统参数<math>r</math>的改变，[[相空间]]中原本存在的两个[[不动点]]（一个稳定，一个不稳定）相互靠近、碰撞并最终相互抵消而消失，导致系统原本的[[稳定状态]]不复存在。也可反过来看待，原本状态不稳定的系统因系统参数<math>r</math>的改变，使其先出现了一个半[[稳定不动点]]，最终出现了两个[[不动点]]（一个稳定，一个不稳定）。