Una región de análisis de atracción usando conjuntos invariantes


Respuestas:


1

Si y el sistema es , puede reescribirse en con .x = - k x + x 3 x = k x + x 3 k > 0k<0x=kx+x3x=kx+x3k>0

Como el equilibrio es , hay dos regiones interesantes, y .x < 0 x > 0x=0x<0x>0

Región 1, : Región 2, : x = k x < 0 + x 3 < 0 < 0. x > 0 x = k x > 0 + x 3 > 0 > 0.x<0

x=kx<0+x3<0<0.
x>0
x=kx>0+x3>0>0.

Resumiendo los resultados en un "retrato de fase"

Retrato de fase 1

Aquí se puede ver que el punto de equilibrio es repulsivo (inestable), por lo tanto no hay región de atracción (es decir, la región de atracción es un conjunto vacío).x=0

Sin embargo, la pregunta tiene más sentido para y . Este sistema tiene tres equilibrios, y , por lo tanto, hay 4 regiones de interés:x = - k x + x 3 x = ± k>0x=kx+x3 x=0x=±kx=0

  1. x<k
  2. k<x<0
  3. 0<x<k
  4. x>k .

Región 1, : Región 2, : Región 3 , : Región 4, : x<k

x=kx+x3<0
k<x<0
x=kx+x3>0
x=-kx+x3<0x>0<x<k
x=kx+x3<0
x=-kx+x3>0x>k
x=kx+x3>0

Resumiendo los resultados en un "retrato de fase"

Retrato de fase 2

Aquí se puede ver que el punto de equilibrio es atractivo (estable), mientras que los equilibrios son repulsivos (inestables). Por lo tanto, la región de atracción es .x = ± x=0 -x=±kk<x<k

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