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极限环
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2026年4月24日 (五) 15:33的版本
添加1,038字节
、
2026年4月24日 (星期五)
→高维系统中的稳定性分析:Floquet 理论
第312行:
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在二维情形下,<math>n-1=1</math>,退化为单个特征乘子,与[[#稳定性分类]]一节中的讨论一致。<ref name="Wiggins" />
在二维情形下,<math>n-1=1</math>,退化为单个特征乘子,与[[#稳定性分类]]一节中的讨论一致。<ref name="Wiggins" />
+
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'''示例:''' 考虑三维系统
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<math display="block">
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\begin{cases}
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\dot{x} = -y + x(1 - x^2 - y^2), \\
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\dot{y} = x + y(1 - x^2 - y^2), \\
+
\dot{z} = -z.
+
\end{cases}
+
</math>
+
前两个方程在极坐标下化为 <math>\dot{r} = r(1-r^2)</math>、<math>\dot{\theta} = 1</math>,第三个方程独立。系统在单位圆柱面 <math>r = 1</math> 上存在极限环
+
<math display="block">
+
\Gamma: \quad x(t) = \cos t,\quad y(t) = \sin t,\quad z(t) = 0,
+
</math>
+
周期为 <math>T = 2\pi</math>。
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对系统在 <math>\Gamma</math> 附近线性化,变分方程的单值矩阵可分块对角化。沿 <math>(x,y)</math> 方向(横截于极限环),特征乘子为
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<math display="block">
+
\mu_1 = e^{-4\pi} \approx 3.5 \times 10^{-6};
+
</math>
+
沿 <math>z</math> 方向,特征乘子为
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<math display="block">
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\mu_2 = e^{-2\pi} \approx 0.0019.
+
</math>
+
由于 <math>|\mu_1| < 1</math> 且 <math>|\mu_2| < 1</math>,所有横截特征乘子的模均小于 1,故该极限环渐近稳定。<ref name="Wiggins" /><ref name="Chicone" />
=== 极限环周围的相空间结构:不变流形 ===
=== 极限环周围的相空间结构:不变流形 ===
夏沛雯
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