Русская Википедия:Постоянные Фейгенбаума

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Шаблон:Main Шаблон:Вещественные константы Постоянные Фейгенбаума — универсальные постоянные, характеризующие бесконечный каскад бифуркаций удвоения периода при переходе к детерминированному хаосу (сценарий Фейгенбаума). Открыты Митчеллом Фейгенбаумом в 1975 году.

Файл:Каскад бифуркаций для логистического отображения.jpg
Каскад бифуркаций для логистического отображения. Над каждой точкой <math>a</math> на оси абсцисс отложены точки соответствующего предельного цикла отображения <math>x_{n+1} = ax_n(1 - x_n)</math>. Видно, что при увеличении <math>a</math> неподвижная точка сменяется циклом длины 2, он, в свою очередь, циклом длины 4, и так далее. Первая константа Фейгенбаума равна пределу отношения <math>L_i/L_{i+1}</math>, где <math>L_i</math> — расстояния между точками бифуркаций.

Первая константа Фейгенбаума

Одна из простейших динамических систем, где происходит каскад бифуркаций — это рекуррентные последовательности <math>x_{n+1} = f_a(x_n)</math>, где <math>a</math> — некоторый параметр. Один из простейшиx примеров функции <math>f_a(x)</math> — логистическое отображение

<math>

   x_{n+1} = f_a(x_n) = ax_n(1 - x_n)

</math>

В зависимости от параметра <math>a</math>, в системе может присутствовать неподвижная точка или предельный цикл. При изменении <math>a</math> может произойти бифуркация, при которой предельный цикл удваивает свой период. Обозначим за <math> a_n </math> значения <math> a </math>, при которых происходит удвоение периода. Оказывается, что при больших <math> n </math> значения <math> a_n </math> сходятся к фиксированному значению <math> a_\infty </math>. Сходимость происходит по геометрической прогрессии, причём показатель этой геометрической прогрессии оказывается одинаковым для широкого класса функций <math>f_a(x)</math> (универсальность Фейгенбаума). Этот показатель называется первой константой Фейгенбаума[1]

<math>\delta = \lim_{n \to \infty} \frac{a_{n-1} - a_{n-2}}{a_n - a_{n-1}} = 4{,}669\;201\;609\;102\;990\;671\;853\;203\;820\;466\;\ldots,</math>

При <math>a > a_\infty</math> динамика системы становится хаотичной.

Физический смысл первой константы Фейгенбаума — скорость перехода к хаосу систем, испытывающих удвоение периода.

Она характеризует каскад удвоения периода во многих сложных динамических системах, таких, как система Рёсслера, турбулентность, рост популяций и пр.

Вторая константа Фейгенбаума

Вторая константа Фейгенбаума[2]

<math>\alpha=2{,}502\;907\;875\;095\;892\;822\;283\;902\;873\;218\;\ldots</math> —

определяется как предел отношения между шириной ветвей на диаграмме бифуркаций (см. рисунок). Эта константа тоже возникает в описании многих динамических систем.


Свойства констант Фейгенбаума

Предполагается, что обе константы являются трансцендентными, хотя это ещё не доказано.

См. также

Ссылки

Примечания

Шаблон:Примечания

Шаблон:Rq

Шаблон:Числа с собственными именами Шаблон:Иррациональные числа