帐篷映射

在数学中,参数为 μ 的帐篷图是定义为实值函数 fμ

得名于 fμ 图形的帐篷状。 对于参数μ在0和2之间的取值,fμ将单位区间[0, 1]映射到自身,从而在其上定义了一个离散时间动力系统(相当于递归关系)。

其中 μ 是正实常数。 例如选择参数 μ = 2,函数 fμ 的效果可以看作是将单位区间一分为二,然后拉伸所得区间 [0, 1/2] 以再次得到区间 [ 0, 1]。 迭代该过程,区间的任何点 x0 假设新的后续位置,如上所述,在 [0, 1] 中生成序列 xn。

帐篷图的 μ = 2 {displaystyle mu =2} 情况是位移图和 r = 4 逻辑图情况的非线性变换。

行为

参数 μ = 2 的帐篷图和参数 r = 4 的逻辑图在拓扑上是共轭的,因此在迭代下这两个图的行为在这个意义上是相同的。

根据 μ 的值,帐篷图展示了从可预测到混乱的一系列动态行为。

  • 如果 μ 小于 1,则对于 x 的所有初始值,点 x = 0 是系统的一个有吸引力的不动点,即系统将从 x 的任何初始值收敛到 x = 0。
  • 如果 μ 为 1,则所有 x 小于或等于 1/2 的值都是系统的不动点。
  • 如果 μ 大于 1,则系统有两个不动点,一个在 0,另一个在 μ/(μ +⟩1)。 两个固定点都是不稳定的,即接近任一固定点的 x 值将远离它,而不是移向它。 例如,当 μ 为 1.5 时,在 x = 0.6 处有一个固定点(因为 1.5(1 − 0.6) = 0.6)但从 x = 0.61 开始,
  • 如果 μ 介于 1 和 2 的平方根之间,系统会将 μ − μ2/2 和 μ/2 之间的一组区间映射到自身。 这组区间就是图的Julia集——也就是说,它是这个图下实线的最小不变子集。 如果μ大于2的平方根,则这些区间合并,Julia集就是μ − μ2/2到μ/2的整个区间(见分岔图)。
  • 如果 μ 介于 1 和 2 之间,区间 [μ − μ2/2, μ/2] 包含周期点和非周期点,尽管所有轨道都是不稳定的(即附近的点远离轨道而不是 对他们)。 随着 μ 的增加,出现更长的轨道。
帐篷映射
  • 如果 μ 等于 2,系统将区间 [0, 1] 映射到自身。 现在在这个区间内有每个轨道长度的周期点,以及非周期点。 [0, 1] 中的周期点密集,因此地图变得混乱。 事实上,当且仅当 x 0 {displaystyle x_{0}} 是无理数时,动态才会是非周期性的。 这可以通过注意当 x n {displaystyle x_{n}} 以二进制表示法表示时地图的作用可以看出:它将二进制小数点向右移动一位; 然后,如果出现在二进制小数点左侧的是 1,它会将所有 1 更改为 0,反之亦然(在有限二进制扩展的情况下,最后一位 1 除外); 从一个无理数开始,这个过程会一直持续下去,不会重复。 x 的不变测度是单位区间内的均匀密度。
0

点评

点赞

相关文章