تاريخ : پنجشنبه پنجم مرداد ۱۳۹۱
نمــاي ليــاپانوف(Lyapunov exponent): نماي لياپانوف توسط « ليــاپانوف» رياضيدان روسي در سال 1892 ميلادي براي كنتــرل پايداري معادلات ديفرانسيــل غيرخطي مورد استفاده قرار گرفت. اين روش امكان مطالعه پايداري معادلات ديفرانسيل را بدون حل آنها امكانپذيــر مي­سازد. با توجه به اين كه براي مطالعه يك سيستم ديناميكي غيرخطي ضروري است كه آن را توسط نگاشتــها مورد مطالعه قرار داد، به توصيف نماي لياپانوف كه مطالعه رفتار سيستمها توسط نگاشت را به صورت عددي ميسر مي­سازد، پرداخته مي­شود.

براي اين كه يك سيستم را بي­نظم بناميم بايد نشان دهيم كه سيستم وابستگي حساس به شرايط اوليه دارد يعني اين كه دو مسير كه خيلي نزديك به هم شروع مي­شوند خيلي سريع به طور نمايي از هم واگرا شده و آينده متفاوتي پيدا مي­كنند. گفته شد كه وابستگي حساس معادلات ديفرانسيل بي­نظم با نماي لياپانوف تعريف مي­گردد، اكنون اين تعريف را براي نگاشتهاي يك بعدي بسط مي­دهيم.

فرض مي­كنيم x0 نقطه­اي در لحظه t در روي يك مسير و x0 + d0 نقطه­اي نزديك به آن در روي مسير ديگر مي­باشد كه d0 بي­نهايت كوچك بوده و معرف ميزان اوليه جدايي اين دو نقطه است.  

اگر ميزان جدايي اين دو نقطه بعد از n تكرار(Iteration) توسط dn نمايش شود و رابطه­اي به صورت

     =|d0|exp(λn) |dn| مابين اين دو نقطه برقرار كنيم. در اين صورت مي توان λ  را به عنوان نماي لياپانوف معرفي كرد.

 

a - با مثبت شدن مقدار λ فاصله دو نقطه در فضاي فاز با نگاشتهاي مكرر، به صورت نمايي افزايش مي­يابد، يعني سيستم به سمت آشوبناك شدن ميل پيدا مي­كند.

b - با منفي شدن مقدار λ مي­توان دريافت كه نقطه ثابت، رفتار پايداري را از خود نشان مي­دهد، يعني سيستم به حالت پايدار مي­رسد.

c - شرط  λ = 0 نيز معرف حالت حاشيه­اي است.

 

با استناد به رابطه بالا ونيز با لگاريتم گرفتن و انجام يك سري اعمال رياضي، نماي لياپانوف در نهايت به صورت رابطه زير به دست مي آيد:

l = (1/n) S Ln |f '(xi)|

عبارت به دست آمده زمانی که مخرج کسر به سمت صفر میل کند دارای حدی است که آن را نمای لیاپانوف می نامند.

 

8- فراكتــالها (fractals): گفته شد كه جوابهاي معادلات لورنتس، به مجموعه پيچيده­اي در فضاي فاز منجر مي­شوند كه جذب كننده­هاي عجيب نام دارند. براي اين كه بتوان چنين جوابهايي را توصيف كرد از فراكتالها كمك گرفته مي­شود. فراكتالها، شكلهاي هندسي پيچيده­اي با ساختاري در مقياسهاي كوچك بوده و داراي خاصيت خودمتشابهي(Self-similarity) هستند يعني اگر قسمت كوچكي از فراكتالها را بزرگ كنيم، ساختاري درست شبيه به ساختار كل مجموعه خواهد داشت. فراكتالها به دليل ساختار زيبا، پيچيده و بي پايانشان، بسيار جالب هستند. آنها يادآور اجسام طبيعي مانند ابرها، كوهها، شبكه رگهاي خون و ... مي­باشند. نمونه­اي از فراكتالها در شكلهای زير نشان داده شده است:

 

 

 


برچسب‌ها: نمای لیاپاتوف چیست, مقاله نمای لیاپاتوف, مطلب نمای لیاپاتوف, دانلود نمای لیاپاتوف

ارسال توسط بهرامی

اسلایدر

دانلود فیلم