Точечное преобразование отображение)

Теория Флоке Типы особых точек Точечное преобразование (отображение) [c.391]

Многие стороны поведения фазовых траекторий динамической системы, а в ряде случаев и полная картина разбиения фазового пространства на траектории могут быть выяснены путем исследования поведения последовательных точек пересечения траекторий с так называемым отрезком без контакта (в случае двумерного фазового пространства) или с секущей поверхностью (в случае трехмерного фазового пространства). Эта последовательность точек пересечения образует некоторое точечное преобразование Т, к изучению которого и сводится задача об исследовании поведения фазовых траекторий. При этом оказывается, что структура рассматриваемой динамической системы взаимно однозначно определяется структурой порождаемого ею точечного отображения Т. Это означает, что каждому вопросу в отношении структуры решений дифференциальных уравнений отвечает некоторый вопрос, относящийся к структуре точечного отображения Т. В частности, периодическим решениям дифференциальных уравнений или, что то же самое, замкнутым фазовым траекториям ставятся в соответствие неподвижные точки соответствующею точечного отображения Т, [c.70]

На рис. 7.85 изображена область точек, образованная последовательными преобразованиями отображения Т. Как видно из этого рисунка и уравнений точечного отображения Т, оно аппроксимируется отображением прямой [c.341]

С этим преобразованием координат можно связать определенную геометрическую картину. Пусть q так же, как и <7 ,— прямоугольные координаты в п-мерном пространстве. Будем рассматривать точки в <7-пространстве и точки в -пространстве. Некоторой точке Р в (/-пространстве соответствует определенная точка Р в (/-пространстве. Поэтому преобразование вида (1.4.3) называется точечным преобразованием . В некоторой области точки -пространст-ва находятся во взаимно однозначном соответствии с точками (/-пространства. Мы имеем, таким образом, отображение и-мерного пространства самого на себя. Это отображение не только удовлетворяет обычным требованиям взаимно однозначного соответствия. Сохраняется непрерывность. Окрестность точки Р отображается в окрестность точки Р и наоборот. Можно утверждать даже большее. Прямая линия в (/-пространстве не остается прямой в (/-пространстве. Однако по мере уменьшения размеров области соотношения [c.37]

Функция w= f (г) точечное преобразование (или отображение) плоскости г на плоскость w каждая точка zi переходит в соответствующую точку wi, кривая д = д (О, у = > (О переходит в кривую и = u x(t), у (t)], у = = v[x t), у (t) (t — параметр) координатные линии у = с переходят в линии и — и х, с), и = и х, с), где х — параметр координатные линии х = i переходят в линии и= u( i,y), V = v( i,y), где у — параметр. [c.194]

Из выражения (4.36) следует, что траектории плоскости Г1 = + 1 симметричны относительно оси и О траекториям плоскости Г) = — 1. поэтому для исследования динамики системы в рассматриваемом случае 8 < 1 достаточно рассмотреть точечное отображение, порождаемое на кривой Г траекториями плоскости т] = + 1, и преобразование симметрии относительно оси и = О, переводящее точку и, ф) в точку (—и, ф). Траектории плоскости т] = - - 1 касаются кривой Г в точке И/ = Д/2а, поэтому порождаемое этими траекториями точечное отображение преобразует точки кривой Г, для которых —оо а и <С. Uii, в точки той же кривой, для которых и > Подставляя в выражение (4.36) координаты начальной точки и = —х, <ро = ТА — [c.97]

Исследование бифуркаций периодических движений несколько сложнее, чем состояний равновесия, и получаемые при этом результаты многообразнее. Прежде всего заметим, что изучение части из них может быть сведено к исследованию бифуркаций неподвижных точек преобразования. Это те бифуркации, при которых точечное отображение Т секущей S продолжает существовать в некоторой фиксированной окрестности неподвижной точки О, несмотря на бифуркацию периодического движения (рис. 7.10), [c.257]

Бифуркации неподвижных точек преобразования во многом аналогичны уже описанным бифуркациям состояний равновесия. Пусть точечное отображение Т записано в виде [c.257]

Важнейшей характеристикой такого точечного отображения является его число вращения р.. В случае, когда преобразование окружности на себя представляет собою вращение на угол а, число вращения р равно а/2я. В общем случае число вращения определяется как предел [c.295]

Точечное отображение называется сжимающим, если оно при преобразовании уменьшает расстояние между любой парой точек, т. е. если для любой пары точек А1 и /V и их образов Л/ и Л/ выполняется неравенство [c.300]

Пусть в ограниченной области G задано некоторое точечное отображение Т. Разобьем область G на области Oi, Oj,. .., On- Пусть Oi, Oj,. .., — преобразования областей Oi, (Tj,. .., o и Я — матрица, элемент pij, который равен нулю, если пересечение областей О/ и Oj пусто, и [c.343]

Напомним, что от точечного отображения требуется, чтобы любая его точка при ее преобразовании как в сторону убывания, так и возрастания времени стремилась к одной из конечного числа некратных неподвижных точек. [c.361]

Перейдем к дальнейшему исследованию точечного отображения Гзя- При fx = О в окрестности петли сепаратрис Sr = Si оно было изучено. При этом изучение свелось к рассмотрению преобразования прямой в прямую. [c.373]

На рис. 7.27 кривые Л и Л, найденные численно, показаны для серии значений параметра г. При изменении г меняется и одномерное отображение (3.11). При значительном возрастании г опо перестает быть всюду растягивающим. Более того, на графике точечного отображения появляются точки с горизонтальной касательной, как это имеет место у неоднократно упоминавшегося преобразования [c.194]

Проекции фазовых траекторий на плоскости ж, х вновь и вновь пересекают прямые X = а ж X = Ъ. При этом возможны шесть различных способов перехода, соответствующих преобразованиям Т Га, Ни и 8%. Изучение этих точечных отображений показало, что в пространстве параметров системы существует счетное число областей, соответствующих существенно различным сложным периодическим движениям. Предельным точкам этого счетного множества областей отвечают системы, у которых рабочим режимом работы является устойчивое, по Пуассону, непериодическое движение. [c.145]

В главе 6 предлагается способ нормализации, отличный от классического и основанный на применении к 2я-периодической по t гамильтоновой системе метода точечных отображений. При нахождении точечного отображения используется тот факт, что преобразование фазового пространства, осуществляемое движениями гамильтоновой системы, является каноническим и находится не само отображение, а его производящая функция 8, удовлетворяющая уравнению Гамильтона — Якоби. При нахождении коэффициентов производящей функции, конечно, нужно проинтегрировать от = О до = 2я некоторую систему обыкновенных дифференциаль- [c.12]

Это точечное преобразование можно представить как отображение rt-мерного (/-пространства самого на себя (см. гл. I, п. 4). Кривая С (q, /)-пространства переходит в некоторую новую кривую С. Варьированная кривая С переходит в соответствующую вариацию С кривой С.5Если при этом [c.142]

Общетеоретические основы метода точечных отображений в теории нелинейных колебаний были высказаны А. А. Андроновым в 1944 г. в докладе на сессии отделения физико-математических наук АН СССР Теория точечных преобразований Пуанкаре— Брауера—Биркгофа и теория нелинейных колебаний . [c.94]

Первые конкретные результаты, полученные в этом направлении, были включены в известную монографию А. А. Андронова, А. А. Витта и С. Э. Хайкина по теории колебаний (1937). Общетеоретические основы метода точечных отображений в теории нелинейных колебаний были изложены А. А. Андроновым в 1944 г. в докладе Теория точечных преобразований Пуанкаре — Брауера — Биркгофа и теория нелинейных колебаний , прочитанном на сессии Отделения физико-математических наук АН СССР. [c.138]

КОНФОРМНОЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЕ (лат. соп гт15 — подобный). Равноугольное отображение. Точечное преобразование, при котором сохраняются углы между линиями. Напр., поверхность и ее развертка конформны. Стереографическая проекция (картографическая) и инверсия относятся к конформным преобразованиям. [c.50]

Построим точечное преобразование в себя полупрямой L г/= О, x — z + k) 2, примыкающей слева к отрезку покоя г/= = 0, z + k)l2<.x<.(z +к) 2. Так как фазовое пространство симметрично относительно начала координат, то задача сводится к построению точечного отображения полупрямой L в симметрпч-йую полупрямую L, примыкающую к отрезку покоя справа. [c.405]

Математическая теория основана на том факте, что уравнения движения Гамильтона (1.1) определяют непрерывное точечное преобразование (или отображение) в фазовом ьространстве, которое сохраняет опредедеиную меру. Это известная теорема, называемая теоремой Лиувилля. Возьмем произвольную совокупность фазовых точек или, для большей наглядности, некоторую область фазового пространства, имеющую определенный объем. Если границы области изменяются с течением времени, то фазовые точки движутся ио естественным траекториям, но мера этой совокупности, или величина объема деформированной области, остается инвариантной.. Другими словами, естественное движение напоминает течение несжимаемой жидкости в 2/-мерном фазовом пространстве. Если существуют некоторые интегралы движения, то движение фазовых точек может происходить лишь в ограниченных частях эргодической поверхности. Однако обычные динамические системы не имеют других интегралов [c.104]

В настоящем параграфе проводится геометрически наглядное рассмотрение точечных отображений. Рассматривается преобразование прямой в прямую, окрун<ности в окружность, излагается метод неподвижной точки и метод вспомогательных отображений, приводится значительное число примеров точечных отображений, представляющих интерес для качественного исследования дифференциальных уравнений и связанных с ними колебательных явлений. [c.282]

Критерии существования неподвижно точки многомерного точечного отображения. Уже на примере точечного отображения прямой в прямую можно было видеть, насколько сложным может быть поведение его последовательных преобразований. С увеличением размерности, естественно, трудности исследования и возможная сложность поведения значительно возрастают. Однако все же разница между одномерными отображениями и многомерными не столь разительна, как между двумерными и многомерными дифференциальными уравнениями. Некоторое объяснение этому можно видеть в том, что рассмотрение двумерной системы дифференциальных уравнений при сведении к точечному отображению прямой в прямую всегда приводит к взаимно однозначным отображениям, структура которых очень проста. В то время как исследование многомерных дифференциальных уравнений может свестись к изучению как многомерных точечных отображений, так и невзаимпо однозначных точечных отображений. [c.297]

Из этой теоремы следует, что удовлетворяющее ее условиям точечное отображение Т обладает весьма сложной структурой и что появление этой сложной структуры связано с м югозначностью вспомогательного отображения Т и его свойством преобразования некоторой области G в себя. Свойство сжимаемости, как оказывается, не является столь существенным. Оно лищь обеспечивает взаимную однозначность соответствия неподвижных точек и числовых последовательностей i. ,. .., а также их седловой характер. [c.310]

Первоначальные примеры точечных отображений с весьма сложными (как сказали бы сейчас, хаотическими) последовательными преобразованиями возникли при рассмотрении конкретных задач. В работах [3, 4] (1952—1957 гг.) сложные режимы возникли в результате применения метода то гечпых отображений для исследования работы двухпозициондого регулятора температуры с зоной опережения. Сложные движения были обнаружены и при исследовании модели электромагнитного прерывателя [354]. В работах [234, 235] (1959—1960 гг.) уже исследовалось произвольное кусочно-линейное отображение (из двух кусков) прямой в себя. Необходимо также отметить работы, [59, 60] (1906—1967 гг.), в которых с применением ЭВМ изучалось вибропогружение шпунта и движения дисбалансного ротора на колеблющемся основании. [c.23]

Но дело, пожалуй, не только в этом. Примеры консервативных динамических систем с весьма сложным поведением фазовых траекторий (тех самых, которые сегодня, не задумываясь, назвали бы хаотическими и стохастическими) были известны довольно давно, как и отдельные примеры неконсервативных систем, сводимых к точечным отображениям с хаотическим поведением последовательных преобразований. Более того, Д. Бирк-гоф [88] предложил общую классификацию движений динамических систем, включавшую эти сложные движения. Схема такой классификации приводилась в работе А. А. Андронова Математические проблемы теории автоколебаний 1933 г. [12], где, в частности, отмечалось, что совокупность всех движений может образовывать сложную систему. Читая поистине пророческие строки в работе А. А. Андронова и глядя на классификацию Д. Биркгофа, трудно понять, что же собственно мешало сделать [c.81]

Все рассмотренные выше ситуации допускают непосредственные многомерные обобщения. Их рассмотрение мало чем отличается от приведенного, но, конечно, теряет в наглядности. Отметим, что принимаемые при этих рассмотрениях упрощенные записи некоторых отображений пе снижают их общности, поскольку основываются на свойствах вспомогательных отображений, не нарушаемых пренебрегаемыми нелинейными членами. Вместе с тем, следует иметь в виду, что существуют ситуации, приводящие к сложным седловым инвариантным множествам, которые могут быть реализованы только при размерности точечного отображения, большей двух. Одна из таких сутуаций была описана в гл. 2. Заметим, что если не требовать взаимной однозначности преобразования, то она реализуема даже при размерности единица. При исследовании этой ситуации также мончет быть применен переход от негатива к позитиву. [c.157]

На рис. 7.17 изображен общий вид фазового пространства и секущей 2 при значениях параметра г, несколько меньших 1.3,92. НанЬмним, что остальные параметры а и Ь предполагаются ради определенности фиксированными о = 10, Ь = 8/3. При возрастании г вплоть до значения г = 13,92 вторые точки пересечения Л, и N2 интегральных кривых и 5 с секущей плоскостью 2 приходят на линию разрыва Я. Это соответствует появлению у состояния равповесия О двух петель и 5 , показанных на рис. 7.15. Напомним, что эти петли лежат на интегральной поверхности состояния равновесия О, а точечное отображение на секущей плоскости 2 при этом имеет вид, условно изображенный на рис. 7.18 (условно в том смысле, что на рис. 7.18 представлен отдельный его фрагмент, а не глобальная картина, которая в целом достаточно сложна). На рис. 7.18 по разные стороны от кривой Я определены разные отображения Г, и Т2. Они симметричны. Кривые Р, и Рг они преобразуют в кривую Я, а кривую Я в точки М, и Л/г, которые, в свою очередь, преобразуются в точки ж, и N2 кривой я. Области, лежащие между кривыми Р, и / , Рг и Я, стягиваются соответственно к неподвижным устойчивым точкам О, и Ог. Сказанное означает, что любая внутренняя точка этих областей при последовательных преобразованиях асимптотически приближается соответственно к неподвижной точке либо О,, либо Ог. [c.188]

Па рис. 7.22 изображен фазовый портрет точечного отображения Т на секущей плоскости при г = 24,06. При преобразовании Т четырехугольник Г1Л 1Г2Л 2 преобразуется в себя так, что [c.190]

С помощью преобразования прямой в прямую (3.11) пове,до-ние фазовых траекторий уравнения Лоренца можно отобразить в виде серии точечных отображений прямой в прямую, показанных па рис. 7.28. Первый рис. 7.28, а отвечает устойчивости состояния равновесия О (0<г<1), второй рис. 7.28,6 — появлению двух устойчивых состояний равновесия О, и О2, третий рис. 7.28, в — рождению неустойчивых периодических движений Г1 и Гг и появлению разрыва непрерывности, четвертый рис. 7.28, г — возникновению стохастического аттрактора, пятый рис. 7.28, д — влинанию периодических движений Г1 и Гг в состояпия равновесия О1 и Ог и последний 7.28, е — появлению у графика точечного отображения горизонтальных касательных и в связи с этим устойчивых неподвижных многократных точек. Мы видим, что в этой интерпретации возникновение стохастичности и системе Лоренца похоже на то, как возникает стохастичность в неустойчивом осцилляторе с отрицательным трением и ударами, рассмотренном в гл. 3. [c.194]

Эти примеры преобразования пучков света иллюстрируют скорее исключения, чем общее правило обычно при отражении или преломлении пучок утрачивает свойство гомоцентричности и не образует стигматического изображения точечного источника. Например, отраженные параболическим зеркалом лучи от бесконечно удаленного источника, не лежащего на оси зеркала, пересекаются не в одной точке, а в некоторой ее окрестности, что ухудшает качество изображения. Используемые на практике оптические системы состоят из линз и зеркал, преломляющие и отражающие поверхности которых, как правило, сферические или плоские. Ход приосевых лучей и образование изображений в центрированных оптических системах рассматриваются в 7.2. Искажения изображений, связанные с нарушением гомоцентричности пучков, называются геометрическими или лучевыми аберрациями оптических систем (см. 7.4). Зависимость показателя преломления от длины волны приводит к появлению хроматической аберрации (см. 7.4). Неизбежные в принципе погрешности отображения можно уменьшить до разумных пределов, используя многолинзовые конструкции. В этом отношении инструментальная оптика достигла замечательных результатов. [c.335]

Дальнейшая нелинейная нормализация может быть осугцествлена либо при помогци классического преобразования Биркгофа [21], либо при помогци сравнительно нового метода Депри-Хори или его модификаций [22]. Для неавтономной системы оказался эффективным [17 метод точечных отображений, основанный на приближенном решении уравнения Гамильтона-Якоби вблизи точки qj = Pj =0. Нелинейная нормализация последовательно упрогцает (или даже уничтожает совсем) члены третьей, четвертой и т. д. степеней в разложении (2). При этом нормальная форма членов степени в преобразованной функции Гамильтона будет зависеть от наличия или отсутствия резонансов (3) до порядка включительно. [c.116]

В заключение описания возможностей применения метода точечных отображений к исследованию конкретных динамических систем и некоторых полученных при этом результатов, мне хотелось бы обратить внимание на новые перспективы его применения в связи с появлением быстродействующих вычислительных машин. Эта перспектива состоит в возможности уже сейчас создавать программы, проводящие на основе метода точечных отображений полное исследование не очень сложных нелинейных задач. Применительно к задачам, сводящимся к преобразованию прямой в прямую, такая программа создана 3. С. Баталовой и применена к исследованию задачи о вибропогружении. [c.152]

Периодическому движению в склеенном фазовом пространстве Ф отвечает замкнутая траектория Г, составленная из отрезков ГГ. . ., фазовых траекторий систем уравнений (3). Отрезок расположенный в фазовом пространстве начинается на поверхности и оканчивается на поверхности Обозначим через Tpq определяемое фазовыми траекториями пространства 0q отображение поверхности Spq В поверхность Sqj. и через Rpq преобразование (5) переменных х ,. . ., х в переменные х ,. . х Пусть М , М ,. . М- — последовательные точки пересечения замкнутой траектории Г с поверхностями iS jgjg,. . ., Последовательности переходов от точки Mi к М2, от М2 к Мз,. .. и от Мт опять к Mi отвечает точечное отображение [c.153]

Итак, построим точечное отображение, соответствующее уравнениям (22.9) при д 0. Рассмотрим преобразование точек полуплос- [c.473]

Для случая 1/2 < ц < 1, т.е. когда граница имеет острую кромку, приведенное выше решение дает бесконечно большую скорость Н1 острие клина. Чтобы избежать такого парадокса, необходимо выбрать несколько иное течение в z-плоскости, состоящее из движения точечно го вихря в полуплоскости при наличии дополнительного равномерного внешнего потока. Выбирая скорость этого потока такой, чтобы при отображении на плоскость в вершине она обращалась в нуль ( именно здесь, по нашему мнению, лежат истоки условия Жуковскиго — Кутта Чаплыгина на острой кромке ), после некоторых преобразований получаем уравнение траектории [c.167]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...