Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
фомин ответы.doc
Скачиваний:
105
Добавлен:
09.02.2015
Размер:
585.22 Кб
Скачать

1.1 Детальное качественно исследование этого уравнения: установившиеся режимы и асимптотическое поведение.

Это уравнение допускает детальное качественное исследование. Для этого уравнения можно:

  • определить все аттракторы;

  • доказать, что именно к ним при tсходятся все траектории;

  • указать, при каких начальных данных траектории выходят на определенный аттрактор.

До сих пор мы имели дело именно с такими уравнениями: уравнение математического маятника, уравнение Ресслера, уравнение роста населения Земли.

Нас интересовали установившиеся режимы и асимптотическое поведение решений при t.

1.2 Аттракторы. Число и типы аттракторов. Области притяжения аттракторов.

Математическим образами установившегося режима является притягательное множество в фазовом пространстве – аттрактор.Одни аттракторы описывают не меняющиеся во времени переменные, другие – периодические или более сложные режимы. Важно знать число и тип аттракторов. Важно знать множество начальных данных, с которых происходит выход системы на определенный аттрактор (область притяжения аттрактора).

    1. Вид фазовых траекторий вблизи аттрактора и далеко от аттрактора.

Вблизи аттракторов вид траекторий известен. Вдали от равновесий вид фазовых траекторий может быть сложным. Возникает вопрос об упрощении вида траекторий в фазовом пространстве путем замены фазовых переменных, как на приведенных рисунках.

Найти одну такую замену глобально для всего фазового пространстване удается. Решение такой задачи можно получить только в ограниченной окрестности пространства. Существуеттеорема о выпрямлении векторного полявN-мерном фазовом пространстве. Прямое и обратное отображения траекторий вдали от особых точек осуществляются дифференцируемыми функциями и являются взаимно однозначными (диффеоморфизмы).

Вдали от особых точек все динамические системы локально эквивалентны простейшему дифференциальному уравнению x = с, y = 0.

Если приводит семейство к каноническому виду, то при этом очень важном оказываются типичность, грубость, структурная устойчивость, то есть система не меняет качественные свойства при малых шевелениях. Реализация локального анализа привела к развитию теории бифуркации, теории катастроф. Во многих случаях локальности недостаточно, необходима глобальность, например, важно знать, сколько и какие аттракторы, как изменится их число при измени параметров и т.д.

  1. Уравнение автокаталитической реакции (брюсселятор)

Ну, это типа математическая теория возникновения фермента из первичного бульона. Брюсселятор - это самозародившийся фермент или иное создание, способное к самоорганизации.

2.1 Постановка задачи.

Согласно закону действия масс химическое взаимодействие веществ X иY, сопровождающееся возникновением третьего веществаZ, условно записывается какX+ Y Z. Скорость изменения концентрации веществаZ пропорциональна произведению концентраций веществX иY: Z = k X Y, гдеk - коэффициент пропорциональности. Этот коэффициент можно принять постоянным, зависящим от размеров молекул, их скорости и др. факторов. Еслиnмолекул веществаX взаимодействуют с одной молекулой веществаY, то изменение концентрацииZ пропорциональноXnY.

Простейшая модель предложенная Пригожиным, которая имеет колебательную динамику.

I A → X

II B + X → Y + D

III 2X + Y → 3X (автокатализ)

IV X → E

V A + B → E + D