鞍结点分岔
鞍结点分岔(Saddle-Node Bifurcation),又称折叠分岔(Fold Bifurcation)、切线分岔(Tangent Bifurcation)或蓝天分岔(Blue Sky Bifurcation),是非线性系统中最常见的不稳定性机制之一。在更复杂的动力系统中,鞍结点分岔也常作为局部分岔(Local Bifurcation)出现。
标准型和性质
鞍结点分岔的标准型如下
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[math]\displaystyle{ \dot{x} = r \pm x^2, }[/math]
(1)
其关键性质在于,随着系统参数[math]\displaystyle{ 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]\displaystyle{ 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)。
相图与分岔图
对于[math]\displaystyle{ \dot{x} = r + x^2, }[/math] 的分岔图如下,展示了系统参数[math]\displaystyle{ r }[/math]在不同取值下的不动点的分布情况。
对于[math]\displaystyle{ \dot{x} = r - x^2, }[/math]的分岔图如下,展示了系统参数[math]\displaystyle{ r }[/math]在不同取值下的不动点的分布情况。
推广形式
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[math]\displaystyle{ \dot{x} = a(r-r_c)+b(x-x^*)^2 }[/math]
(1)