อ่าน 2 นาที
จุดสมดุลไฮเปอร์โบลิก
ในการศึกษาระบบพลวัตจุดสมดุลไฮเปอร์โบลิกหรือจุดคงที่ไฮเปอร์โบลิกคือจุดคงที่ที่ไม่มีแมนิโฟลด์ศูนย์กลาง ใดๆ ใกล้ จุด...
จุดสมดุลไฮเปอร์โบลิก
ในการศึกษาระบบพลวัตจุดสมดุลไฮเปอร์โบลิกหรือจุดคงที่ไฮเปอร์โบลิกคือจุดคงที่ที่ไม่มีแมนิโฟลด์ศูนย์กลาง ใดๆ ใกล้ จุด ไฮเปอร์โบลิกวงโคจรของระบบสองมิติที่ไม่สูญเสียพลังงานจะมีลักษณะคล้ายไฮเปอร์โบลา สิ่งนี้ไม่เป็นจริงโดยทั่วไป Strogatzตั้งข้อสังเกตว่า "ไฮเปอร์โบลิกเป็นชื่อที่ไม่เหมาะสม—มันฟังดูเหมือนควรจะหมายถึง ' จุดอานม้า '—แต่มันกลายเป็นมาตรฐานไปแล้ว" [ 1 ]คุณสมบัติหลายประการเป็นจริงเกี่ยวกับบริเวณใกล้เคียงของจุดไฮเปอร์โบลิก โดยเฉพาะอย่างยิ่ง[ 2 ]

- มีทั้ง แมนิโฟลด์เสถียรและแมนิโฟลด์ไม่เสถียรอยู่จริง
- เกิดเงาบดบัง
- พลวัตบนเซตไม่เปลี่ยนแปลงสามารถแสดงได้ผ่านพลวัตเชิงสัญลักษณ์
- สามารถกำหนดมาตรวัดตามธรรมชาติ ได้
- ระบบมีความเสถียรในเชิงโครงสร้าง
แผนที่
ถ้าเป็น แผนที่ C 1และpเป็นจุดตรึงแล้วpจะถูกเรียกว่าเป็นจุดตรึงไฮเปอร์โบลิกเมื่อเมทริกซ์จาโคเบียนไม่มีค่าลักษณะเฉพาะบนวงกลมหน่วยเชิงซ้อน
ตัวอย่างหนึ่งของแผนที่ที่มีจุดคงที่เพียงจุดเดียวเป็นรูปไฮเปอร์โบลาคือแผนที่แมวของอาร์โนลด์ :
เนื่องจากค่าไอเกนถูกกำหนดโดย
เราทราบว่าค่าเลขชี้กำลังของ Lyapunov คือ:
ดังนั้น มันจึงเป็นจุดอานม้า
การไหล
ให้F เป็นฟิลด์เวกเตอร์C 1ที่มีจุดวิกฤตpนั่นคือF ( p ) = 0 และให้Jแทนเมทริกซ์ JacobianของFที่pถ้าเมทริกซ์Jไม่มีค่าลักษณะเฉพาะที่มีส่วนจริง เป็นศูนย์ แสดงว่า pเป็น จุด ไฮเปอร์โบลิกจุดคงที่ไฮเปอร์โบลิกอาจเรียกว่าจุดวิกฤตไฮเปอร์โบลิกหรือจุดวิกฤตพื้นฐานก็ได้[ 3 ]
ทฤษฎีบท ฮาร์ทแมน-โกรบแมนกล่าวว่า โครงสร้างวงโคจรของระบบพลวัตในบริเวณใกล้เคียงจุดสมดุลไฮเปอร์โบลิกนั้นสมมูลกันในเชิงโทโพโลยีกับโครงสร้างวงโคจรของระบบพลวัต เชิงเส้น
ตัวอย่าง
พิจารณาระบบที่ไม่เป็นเชิงเส้น
(0, 0) เป็นจุดสมดุลเพียงจุดเดียว เมทริกซ์จาโคเบียนของการทำให้เป็นเชิงเส้นที่จุดสมดุลคือ
ค่าไอเกนของเมทริกซ์นี้คือ. สำหรับทุกค่าของα ≠ 0 ค่าไอเกนจะมีส่วนจริงที่ไม่เป็นศูนย์ ดังนั้น จุดสมดุลนี้จึงเป็นจุดสมดุลแบบไฮเปอร์โบลิก ระบบเชิงเส้นจะทำงานคล้ายกับระบบที่ไม่เป็นเชิงเส้นใกล้ (0, 0) เมื่อα = 0 ระบบจะมีจุดสมดุลที่ไม่ใช่ไฮเปอร์โบลิกที่ (0, 0)
ความคิดเห็น
ในกรณีของระบบที่มีมิติอนันต์ เช่น ระบบที่มีความล่าช้าของเวลา แนวคิดเรื่อง "ส่วนไฮเปอร์โบลิกของสเปกตรัม" หมายถึงคุณสมบัติข้างต้น
ดูเพิ่มเติม
หมายเหตุ
- ^ Strogatz, Steven (2001). พลวัตไม่เชิงเส้นและความโกลาหล . สำนักพิมพ์เวสต์วิว. ISBN 0-7382-0453-6.
- ^ออตต์, เอ็ดเวิร์ด (1994). ความโกลาหลในระบบพลวัต . สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์. ISBN 0-521-43799-7.
- ^อับราฮัม, ราล์ฟ; มาร์สเดน, เจอร์โรลด์ อี. (1978). พื้นฐานของกลศาสตร์ . เรดดิง แมสซาชูเซตส์: เบนจามิน/คัมมิงส์. ISBN 0-8053-0102-X.
สรุปเนื้อหา
ข้อมูลสำคัญจากบทความ
ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ จุดสมดุลไฮเปอร์โบลิก
ในการศึกษาระบบพลวัตจุดสมดุลไฮเปอร์โบลิกหรือจุดคงที่ไฮเปอร์โบลิกคือจุดคงที่ที่ไม่มีแมนิโฟลด์ศูนย์กลาง ใดๆ ใกล้ จุด...
แผนที่
ถ้าเป็น แผนที่ C 1 และ p เป็น จุดตรึง แล้ว p จะถูกเรียกว่าเป็น จุดตรึงไฮเปอร์โบลิก เมื่อ เมทริกซ์จาโคเบียน ไม่มี ค่าลักษณะเฉพาะ บนวงกลมหน่วยเชิงซ้อน ที : อาร์ n → อาร์ n {\displaystyle T\colon \mathbb {R} ^{n}\to \mathbb {R} ^{n}} ดี ที ( พี )...
การไหล
ให้F เป็น ฟิลด์เวกเตอร์ C 1 ที่มีจุดวิกฤต p นั่นคือ F ( p ) = 0 และให้ J แทน เมทริกซ์ Jacobian ของ F ที่ p ถ้าเมทริกซ์ J ไม่มีค่าลักษณะเฉพาะที่มีส่วนจริง เป็นศูนย์ แสดงว่า p เป็น จุด ไฮเปอร์โบลิก จุดคงที่ไฮเปอร์โบลิกอาจเรียกว่า จุดวิกฤตไฮเปอร์โบลิก หรือ...
ความคิดเห็น
ในกรณีของระบบที่มีมิติอนันต์ เช่น ระบบที่มีความล่าช้าของเวลา แนวคิดเรื่อง "ส่วนไฮเปอร์โบลิกของสเปกตรัม" หมายถึงคุณสมบัติข้างต้น