相图 (动态系统)

相图是在用绘图的方式在相平面上表示动态系统的轨迹。每一个不同的初始条件都用一条曲线(或是一个点)表示。

单摆位能及相图。其中X轴是角度,有2π的周期性
用单摆的运动来推导相图
范德波尔方程式 的相图

在研究动态系统时,相图是很重要的工具。相图是由在相空间中各点轨迹的点图英语plot (graphics)组成。相图可以看出动态系统在给定的参数下,是否有吸引子、排斥子或是极限环拓扑等价英语topological conjugacy的概念在为系统行为分类时非常重要,例如二个不同的相图可能会出现相同的本质性动态特性。

在相图中会描绘系统的轨迹(以箭头表示)、稳定稳态(以黑点表示)及不稳定稳态(以圆圈点表示),相图的轴对应状态变数

例子

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参考资料

  • Jordan, D. W.; Smith, P. Nonlinear Ordinary Differential Equations fourth. Oxford University Press. 2007. ISBN 978-0-19-920824-1.  Chapter 1.
  • Steven Strogatz. Non-linear Dynamics and Chaos: With applications to Physics, Biology, Chemistry and Engineering. 2001. ISBN 9780738204536. 

外部链接