单峰映象

✍ dations ◷ 2025-12-11 08:26:12 #混沌理论,分形,混沌映射

单峰映射(logistic map)是种二次的多项式映射(递推关系式),是一个由简单非线性方程产生混沌现象的经典范例。这种映射因生物学家Robert May在1976年发表的一篇论文而著名。单峰映射原本被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。数学上可写成

其中

单峰映射是根据以下两个现象:

可是在特定初始条件及参数时,单峰映射的人口模型会出现负的人口数,较早期使用的Ricker模型(英语:Ricker model)也有混沌现象,但没有这种问题。

r = 4 {\displaystyle r=4} 表示拉伸的指数成长,因此造成蝴蝶效应,也就是对初始值的高度灵敏性,而解中包括正弦函数的平方,使解折叠在的范围内。

r = 2 {\displaystyle r=2} 趋近无限大时 ( 1 2 x 0 ) 2 n {\displaystyle (1-2x_{0})^{2^{n}}} = 4时,几乎所有的初值都会使单峰映射出现混沌特性,不过也存在无限个初值会使单峰映射最后呈周期性变化,而且对于所有正整数,都存在一初值使单峰映射的周期为该正整数。可以利用单峰映射和位元位移映射(英语:bit-shift map)之间的关系来找出任何周期的循环。若依照单峰映射 x n + 1 = 4 x n ( 1 x n ) {\displaystyle x_{n+1}=4x_{n}(1-x_{n})\,} 依照位元位移映射

则二个变量的关系如下:

位元位移映射其名称是因为当以二进制表示时,映射会将二进制的数字左移一位。例如若数字是二进制的循环小数,循环节为001,则位元位移映射的序列为001001001... →010010010... →100100100... →001001001...,为周期为3的循环,循环节为010, 011, 100, 101, 110 时也会有类似情形,这些循环小数都可以转换为对应的分数,上例若以分数表示为:1/7 → 2/7 → 4/7 → 1/7。转换到r=4的单峰映射后,为611260467... → .950484434... → .188255099... → .611260467...。其他周期为3的循环也可以转换为单峰映射。依相同方式也可以找出在位元位移映射下,任意周期的循环,再转换为单峰映射。

不过几乎所有在区间[0, 1)的数字都是无理数,而初始值为无理数的位元位移映射没有循环的特性,因此对应的单峰映射也没有循环的特性。


相关

  • 请帮助翻译和补充蜂通常指所有(Apoidea)的昆虫,主要分为两类:狩蜂(Spheciformes,如泥蜂)及蜂族(Anthophila),和蚂蚁同属膜翅目,普通蜜蜂只是其中一科,所有的蜂都以花蜜和花粉为食物,并在
  • 5号州际公路5号州际公路(英语:Interstate 5, I-5)俄勒冈州段全长308.14英里,从北向南依次穿过该州的波特兰、塞勒姆、尤金和梅德福等城市。1967年全线竣工。
  • 沙鲍弱氏琼脂沙鲍弱氏琼脂(英语:Sabouraud's agar)是一种琼脂培养基的配方,拥有蛋白胨和葡萄糖为其营养成分,所以益于酵母菌及霉菌的生长。它之所以抑制一般的细菌生长是因为它的酸碱值较低(pH
  • 清咽擦音清咽擦音是辅音的一种,用于一些语言的口语中。它在国际音标中的符号是⟨ħ⟩,在X-SAMPA中的符号则是⟨X\⟩。清咽擦音的特点有:该音是闪米特字母 (希伯来字母:ח,阿拉伯字母:ﺣ,ﺡ)的最
  • 胰蛋白胨大豆琼脂TSB 使用胰蛋白脢水解后的酪和黄豆提供氨基酸和其他含氮营养物质。葡萄糖为TSB的主要能量来源。除此之外,该培养基亦含有氯化钠保持渗透压的平衡,磷酸氢二钾作为缓冲物质以保
  • 尹开勋尹开勋(1810年-?),字素书,号竹民,山东沂州府兰山县人。道光十七年丁酉科拔贡,二十三年癸卯科举人,二十四年甲辰科进士。由刑部主事官山西直隶州知州、福建福州府知府。
  • 中东通讯社中东通讯社(阿拉伯语:وكالة أنباء الشرق الأوسط‎,英语:Middle East News Agency,简称MENA),简称中东社,埃及的国家通讯社,阿拉伯语世界最早的,也是最大的通讯社
  • DB-3轰炸机伊留申 ДБ-3,中文译做“德勃3”轰炸机,直译为“远程轰炸机-3”,苏联第二次世界大战前研发装备的主力轰炸机。双发、下单翼,1935年首飞,1939年改型为Il-4(当时称DB-3F)。谢尔盖
  • 陪尾陪尾又称负尾是《禹贡》记载的一座山名。郦道元《水经注·禹贡山》载﹕“陪尾山在江夏安陆县东北。”意思是说陪尾在今湖北安陆北。张华《博物志》卷一载﹕“八流亦出名山﹕渭出鸟
  • 李来亨李来亨(?-1664年),明末农民军领袖李自成之侄李过义子,夔东十三家首领。永昌二年(1645年)随李过拥明抗清。永历元年(1647年),受封三原侯。永历七年(1653年)北上湖北省兴山县的茅麓山,为抗清