单峰映象

✍ dations ◷ 2025-12-01 23:17:14 #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

  • 图林根州图林根自由州(德语:Freistaat Thüringen)是德国十六个联邦州之一,面积16,200平方千米,在联州中列第十一位;人口245万,列第十二位。首府为爱尔福特。图林根绿色植被覆盖良好,加之位
  • 气球炸弹气球炸弹(英文:Fire balloons/Balloon bombs,日文:風船爆弾),是日本在二战时期使用的一种武器,为气象学家荒川秀俊(日语:荒川秀俊)于1942年设计。荒川秀俊也因此被远东国际军事法庭裁
  • 公众安全美国警察主要分为联邦、州、县、市、镇或村几级,美国联邦政府执法机构和各州的警察分别行使联邦和州所赋予的警察权力,州以下的警察的权力则由各州自行决定。除了联邦执法机构
  • 酸微菌亚纲酸微菌亚纲(Acidimicrobiia)是放线菌的一个亚纲,其中已描述了三个科,八个属和九个种。医学导航:病菌细菌(分类)gr+f/gr+a(t)/gr-p(c/gr-o药物(J1p、w、n、m、疫苗)
  • 赫尔曼·哈姆斯赫尔曼·哈姆斯(Hermann August Theodor Harms,1870年7月16日-1942年11月27日)为德国分类学家及植物学家。1938年,他修订了猪笼草属,将其划分为三个亚属,分别为“”、“”和“”。
  • 路易斯·雷梅克思路易斯・雷梅克思 (Louis Raemaekers) (1869年4月6日-1956年7月26日) 生于鲁尔蒙德,逝世于斯赫弗宁恩,是第一次世界大战期间为阿姆斯特丹电讯报工作的荷兰画家及漫画家,他因为反德
  • 分叉 (软件开发)分叉(英语:fork,又译作派生、分支)是一个软件工程名词,发生在当开发人员从一个软件包拷贝了一份源代码然后在其上进行独立的开发,创建不同的软件。这个术语不只意味着版本控制上的
  • 形式验证在计算机硬件(特别是集成电路)和软件系统的设计过程中,形式验证的含义是根据某个或某些形式规范或属性,使用数学的方法证明其正确性或非正确性。软件测试无法证明系统不存在缺陷
  • 伍德·哈瑞斯伍德·哈瑞斯(Wood Harris,1969年10月17日-),美国演员。他最出名的角色或许就是在HBO电视剧《火线》中饰演的伊旺·巴克斯戴尔(Avon Barksdale)以及在体育电影《冲锋陷阵》(Remember
  • 帕利·米斯卡帕利·米斯卡(阿尔巴尼亚语:Pali Miska,1931年5月19日-2009年9月?日),是阿尔巴尼亚的政治家、党和国家领导人,阿尔巴尼亚劳动党中央政治局委员,阿尔巴尼亚工业和矿业部长、部长会议副