4.2. Возникновение тора при бифуркации
Рассмотрим систему уравнений
|
| (12.10) |
имеющую в двумерном случае ( = 0)
на плоскости неподвижную точку - фокус.
Введение полярных координат на плоскости преобразует систему (12.10) к виду:
Замена переменных показывает, что угловая скорость вращения на плоскости
не зависит от того, каким образом переменная связана с и .
Система
имеет три неподвижные точки:
Первая точка устойчива при < 0, < 0,
неустойчива при > 0, > 0
и является седлом при < 0, > 0
или > 0, < 0.
Вторая точка устойчива при ( + ) < 0,
> 0, неустойчива при ( + ) > 0,
< 0 и является седлом при ( + ) < 0,
< 0.
Третья точка существует при ( + ) < 0
и является фокусом при выполнении условия:
При < -2
действительные части собственных чисел отрицательны и фокус устойчив.
Это означает, что на плоскости
при = -
существует устойчивое периодическое движение с частотой
и радиусом , т.е. предельный цикл:
|
| (12.11) |
Причём траектории из точек фазового пространства, в которых также притягиваются к этому предельному циклу.
При
фокус теряет устойчивость, и в результате бифуркации Андронова-Хопфа на плоскости (r, )
возникает предельный цикл с угловой частотой ,
в общем случае несоизмеримой с угловой частотой :
Следовательно, при = -2
предельный цикл (12.11) на плоскости
теряет устойчивость, и в трёхмерном пространстве возникает притягивающий двумерный тор с квазипериодическим
движением, если условия ( + ) < 0
и совместимы.
Точка = -2
является точкой бифуркации рождения двумерного тора из предельного цикла в трёхмерном пространстве.
|