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  • Detecting Unstable Periodic Orbits in Chaotic Experimental Data (解析)

    原文链接:https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.76.4705

    发表在:PRL 1996

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    考虑一维的情况,假设map为f(x), 我们的目标是去估计不动点x*=f(x*)接下来,我们考虑下面的变换

    其中,

    对于k=0的情况,我们可以有几何的解释,如下图,

    根据阴影的两个三角形的斜边的斜率关系可以得到下面的等式

    一个特例,当f(x)=x*+a(x-x*), 我们有

     

     对于f(x)为一般的非线性函数以及k!=0,变换后的点都会集中在x*线性区域的附近,并且我们可以证明变化后的点的密度函数有下面的关系,

    PS: 也就是说,变换后的点,在x*出,有奇异性,如果用有限的数据模拟,将会在x*出,出现一个sharp的峰.

    下面简单推到下上面的密度函数。我们降变换的map重写写成下面的形式,

    其中,

    注意到,对于不动点x*,下面的等式于k是无关的

    假设x的分布函数,那么我们有

    其中,

     所以我们可以看到出现奇异的地方在

      1)g'0的地方;

      2)奇异的地方,

    通过求g(x,k) 对于x的导数,我们发现,g'=0在不动点x*处 (i.e., f(x*)=x*通过泰勒展开,我们有,

     并且,

    综上,我们得到,

    也就是说x*也是上面这个密度函数的奇异点,在这个奇异点,用有限数据进行模拟的时候,会有一个sharp的峰

    但是,我们需要注意的是,上面说的sharp的峰,可能会是虚假的峰,i.e., 不是由于fixed point引起的。因为虚假的峰,可能是由于

      1)ρ(x)的奇异性

      2)g'(x)=0

    引起的,而x并非fixed point.

    为了消除这些虚假的峰,我们注意到这些虚假的峰是于k取值有关的。所以我们只需要取不同的k,然后平均,那么虚假的峰就会消除,而真实的峰就会保留

    Example

    考虑logistic map

    f(x)= ­ rx(1-x), r=3.092, k=0,

    一共有4个sharp的峰,

      1)真实的峰,

      2)虚假的峰 -- ρ(x)的比较强的奇异性:  和

      3)虚假的峰 -- g'为0的地方(不是fixed point): 

     当k随机取500个值的时候,虚假的峰都消失了,真实的峰保留了

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/skykill/p/11247976.html
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