La pregunta en el título quizás esté vagamente planteada, así que incluiré el ejemplo concreto que me está molestando.
Supongamos que tenemos un mapeo dado por
A partir de aquí se puede ver que hay 3 regímenes en los que puede estar el sistema, dependiendo del valor del parámetro :
Me tomé la libertad de dibujar diagramas de telaraña para todos ellos (excepto , que parece ser un punto fijo inestable para los valores dados), pero mostraré solo los importantes para mi pregunta:
Esto parecía extraño al principio, así que decidí trazar el diagrama de bifurcación y el exponente de Lyapunov de los valores de :
Diagrama de bifurcación (los puntos son bastante densos después de , por lo que no es tan confiable para la comparación con el exponente de Lyapunov después de ese punto):
Exponente de Lyapunov:
La mayoría de las conclusiones que hice antes de dibujar esos 2 últimos diagramas se confirmaron, pero queda un problema: en el medio régimen ( ), el diagrama de bifurcación muestra que el sistema tiene solo un estado estable (el más alto, punto ), pero se niega a reconocer al otro ( ), a pesar de que el diagrama de telaraña muestra que probablemente sea estable. No solo eso, el exponente de Lyapunov está alrededor de -2 para ese punto, y estoy bastante seguro de que el gráfico es preciso (está trazado para los primeros 1000 términos en la suma de Lyapunov, con un paso discreto de 1/10000).
Entonces, mi problema principal es: ¿El diagrama de bifurcación muestra todos los puntos de equilibrio a los que se puede acceder desde una multitud de puntos de partida para un valor dado del parámetro de bifurcación? En este caso, si el sistema aterrizó en o dependía únicamente de la condición inicial, a saber o .
Para los regímenes de período doble y caótico obtuve los diagramas de telaraña correctos (el sistema salta entre 2 puntos distintos y no se asienta en ningún punto, respectivamente), entre otras predicciones correctas, por lo que estoy convencido de que el error no está en mi codificación. Cualquier idea en este asunto sería muy apreciada.
EDITAR: siéntase libre de migrar esto a math.se si no lo encuentra apropiado. La pregunta surge de un problema de física, pero entiendo si se considera fuera de tema
EDIT#2: Como se sugirió, aquí está la versión ampliada del diagrama de bifurcación en el intervalo de a
Vale, no conozco el algoritmo de Sage pero voy a ofrecer una conjetura de lo que está pasando. Tienes que verificar la conjetura mediante más investigaciones numéricas. Supongo que el algoritmo de Sage funciona de manera óptima para las bifurcaciones de un solo equilibrio y puede encontrarse con problemas como los que vemos aquí cuando se trata de equilibrios (también conocidos como puntos fijos) asociados con más de un punto.
Lo que ves en tu diagrama de bifurcación para es en realidad una oscilación de 2 puntos alrededor del equilibrio inestable en (un algoritmo de bifurcación básico no mostrará puntos fijos inestables). La razón por la cual esta oscilación parece converger en es probablemente porque la oscilación siempre está muy cerca de .
En la curva del mapa toca el línea, los equilibrios y surgir como una "bifurcación tangente" para y esto confunde el algoritmo de Sage para cambiar de la oscilación alrededor a . Esta confusión se muestra como la línea vertical en en tu diagrama. (Alternativamente, podría haber una breve ventana de caos). Una vez más, el diagrama de bifurcación no puede mostrar el equilibrio inestable que se mostraría como una "rama inferior" en la bifurcación tangente como se ve para . Para verificar esta conjetura, puedes comprobar que en emergen tanto A como B.
Entonces, el problema probablemente sea que el algoritmo de Sage está tratando de ahorrar tiempo de cálculo al buscar solo en la vecindad de los puntos anteriores en el diagrama de bifurcación, pero al hacerlo podría omitir partes del diagrama que se deben por completo a un equilibrio diferente. Para solucionar este problema, simplemente debe configurar Sage de una manera diferente o usar un software diferente. (No es difícil escribir un programa ineficiente pero casi a prueba de fallas que dibuje el diagrama simplemente disparando un montón de condiciones iniciales aleatorias densamente colocadas y simplemente mostrando dónde se establecen después de una gran cantidad de iteraciones para cada .)
Vacío
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