以前,人们提出一个问题,怎样尽量精确地计算对应确定初始条件的万有引力作用的质点运动。庞加莱(Poincare)[26]所感兴趣的,不是某个具体运动,而是所有可能的运动——如今天所说的相空间的诸多运动(在稳定运动流体中,每个点都有一个确定的流动速度)方面的问题,如在描述可能的运动相轨迹里,有闭合曲线吗?这个问题的意义在于:当相点在闭合曲线转了一整圈后,又回到初始点,然后,又开始同样的运动。也就是说,一个闭合轨道描述一个周期性运动。为了研究这一问题,在当时并没有计算机的情况下,庞加莱提出Poincare映射的概念。
Poincare映射是一个经典的分析动力系统的技术,它用N—1阶的离散系统替换原先N 阶连续系统的流。在多维空间中适当选取一截面,在此截面上某一对共轭变量如x1,x.1取固定值,通常称此截面为Poincare截面。观察运动轨迹与此截面的截点,这样原相空间连续轨迹在Poincare截面上便表现为一些离散点之间的映象Pn+1=TPn(T为Poincare映射):
(1)当Poincare截面上只有一个动点或少数离散点时,运动是周期运动。
(2)当Poincare截面上是一闭曲线时,运动是准周期运动。(www.xing528.com)
(3)当Poincare截面上是一些成片的密集点时,运动便是混沌的。
它的定义保证了离散系统的极限集对应于连续系统相应流的极限集。它的作用在于降低系统的阶,并且成为联接连续系统和离散系统的桥梁。
利用Poincare映射研究常微分方程有如下几个优点:首先,可以降低原有系统的阶,构造Poincare映射可以消除至少一个变量,从而简化问题;其次,可研究全局动力学问题,在低维的问题中,Poincare映射给出了系统的全局动力学的深入的、明显的展示;最后是概念更清楚,许多用常微分方程描述的含混不清的概念,如果用Poincare映射来描述则会变得非常简洁、清晰。
免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。