词条 | 单峰映象 |
释义 | 单峰映象 是种多项式映射,显示了简单非线性动力方程能带来混沌的结果。这种映射因生物学家Robert May在1976年发表的一篇论文而著名。单峰映象原本被Pierre François Verhulst用作一个人口学模型,后来应用在物种受到限制因素之下的数目。这是根据两个平常现象: 繁殖增加的人口跟物种的原本的总数目(大约)正比; 饿死的数目,跟环境资源的“最大容量”减去物种中成员死亡的数目成正比。 数学上可写成xn + 1 = rxn(1 − xn),其中xn是介于0和1之间的数,表示在第n年的物种数目。r是正整数,是根据繁殖和饿死率而得出的数。 r的值对结果的影响 不论x_0(开始数目)的大小,r的值: 0和1之间:xn会越来越少,趋近0; 1和2之间:经过几次迭代,xn便为(r − 1) / r,稳定地发展; 2和3之间:经过几次迭代,xn也会越来越接近(r − 1) / r,但最初会在这个值左右振动,而这个趋近率是线性的; 3:xn仍然会越来越接近(r − 1) / r,但趋近率不是线性的; 3和1+√6(约3.45)之间:xn会在4个值之间周期出现,即它可能循环地为a,b,c,d,a,b,c,d...一直下去。 约大于1+√6:xn会在8个、16个、32个值……之间出现,至于r何时会令x_n的值由8个到16个,则和费根鲍姆常数δ = 4.669...有关。 约为3.57:这样的振动消失,整个系统在混乱的状态之中。不过,当中有些值还是有周期性的情形出现。例如当r约大于3.82,会出现3个值的周期、6个的、12个的……亦有5个值、7个值的周期等,总之所有周期都可以出现。 大于4:系统将逐渐抛离区间[0,1],并发散。 这些情况可用分枝图表示: 分枝图是一个碎形。 |
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