主题
Search

圆映射


CircleMap

圆映射是一个将映射到自身的一维映射

 theta_(n+1)=theta_n+Omega-K/(2pi)sin(2pitheta_n),
(1)

其中 theta_(n+1) 是以模 1 计算的,K 是一个常数。请注意,圆映射有两个参数:OmegaKOmega 可以解释为外部施加的频率,而 K 可以解释为非线性的强度。如上所示,圆映射表现出非常出乎意料的参数函数行为。

它与标准映射相关

I_(n+1)=I_n+K/(2pi)sin(2pitheta_n)
(2)
theta_(n+1)=theta_n+I_(n+1),
(3)

对于 Itheta 以模 1 计算。将 theta_(n+1) 写成

 theta_(n+1)=theta_n+I_n+K/(2pi)sin(2pitheta_n)
(4)

得到圆映射,其中 I_n=OmegaK=-K

圆映射的一维雅可比矩阵是

 (partialtheta_(n+1))/(partialtheta_n)=1-Kcos(2pitheta_n),
(5)

因此圆映射不是保面积的

未扰动的圆映射具有以下形式

 theta_(n+1)=theta_n+Omega.
(6)

如果 Omega有理数,那么它被称为映射映射卷绕数,定义为

 Omega=W=p/q,
(7)

并暗示周期性轨迹,因为 theta_n 将(最多)每 q 映射轨道 返回到同一点。如果 Omega无理数,那么运动是准周期性的。如果 K非零,那么在每个有理数 Omega 周围的某个有限区域内,运动可能是周期性的。这种响应于无理数强迫的周期性运动执行被称为模式锁定

如果绘制 KOmega 的关系图,并在 有理数 Omega 值(映射卷绕数)周围绘制周期性模式锁定参数空间区域,则会看到这些区域从 K=0 处的 0 向上扩展到 K=1 处的某个有限宽度。围绕每个有理数的区域被称为阿诺德舌。在 K=0 时,阿诺德舌是一个孤立的测度为零的集合。在 K=1 时,它们形成一个康托集,其维数d approx 0.08700。对于 K>1,舌头重叠,圆映射变得不可逆。

Omega_n 是具有映射卷绕数 W_n=F_n/F_(n+1) 的循环的圆映射的参数值,该循环以角度 theta=0 通过,其中 F_n 是一个斐波那契数。那么参数值 Omega_n 以以下速率累积

 delta=lim_(n->infty)(Omega_n-Omega_(n-1))/(Omega_(n+1)-Omega_n)=-2.833
(8)

(Feigenbaumet al. 1982)。


另请参阅

阿诺德舌, 魔鬼阶梯, 映射卷绕数, 模式锁定, 标准映射

使用 Wolfram|Alpha 探索

参考文献

Devaney, R. L. An Introduction to Chaotic Dynamical Systems. Redwood City, CA: Addison-Wesley, pp. 108-111, 1987.Feigenbaum, M. J.; Kadanoff, L. P.; and Shenker, S. J. "Quasiperiodicity in Dissipative Systems: A Renormalization Group Analysis." Physica D 5, 370-386, 1982.Rasband, S. N. "The Circle Map and the Devil's Staircase." §6.5 in Chaotic Dynamics of Nonlinear Systems. New York: Wiley, pp. 128-132, 1990.

在 Wolfram|Alpha 中被引用

圆映射

请引用为

Weisstein, Eric W. "Circle Map." 来自 MathWorld--Wolfram Web 资源. https://mathworld.net.cn/CircleMap.html

主题分类