5 votos

Retrato de fase del sistema no lineal odas

Me pregunto cómo nos podemos esbozar a mano el retrato de fase del sistema no lineal de las odas como el siguiente:

$\dot{x} = 2 - 8x^2-2y^2$

$\dot{y} = 6xy$

Puedo encontrar fácilmente las soluciones de equilibrio, que son: $(0, +/- 1)$, $(+/- \frac{1}{2}, 0)$. Es el subespacio estable correspondiente $(+/- \frac{1}{2}, 0)$: span $\left{(\frac{2i}{\sqrt{6}}, 1), (-\frac{2i}{\sqrt{6}}, 1)\right}$ y el subespacio inestable para $(0, +/- 1)$ es: span $\left{(0, 1), (1, 0)\right}$, respectivamente. Pero no puedo ver cómo utilizar estas informaciones para esbozar el retrato de fase. ¡Cualquier ayuda sería muy apreciada!

3voto

hoppa Puntos 2180

El proceso básico es encontrar los puntos críticos, evaluar cada punto crítico por la búsqueda de autovalores/vectores propios utilizando el Jacobiano, determinar y trazar $x$ $y$ nullclines, parcela de algunos de dirección de los campos y el uso de todos los de este tipo de información para trazar el retrato de fase.

Se pueden ver dos puntos de vista diferentes de este proceso en este sitio web y notas.

Para su problema en particular

$$x' = 2 - 8x^2-2y^2 \\ y' = 6xy$$

Encontramos los puntos críticos donde simultáneamente, se consigue $x' = 0, y' = 0$, por lo que

$$(x, y) = (0, -1), (0, 1), \left(-\dfrac{1}{2}, 0\right), \left(\dfrac{1}{2}, 0\right)$$

El Jacobiano es

$$J(x, y) = \begin{bmatrix}\dfrac{\partial x'}{\partial x} & \dfrac{\partial x'}{\partial y}\\\dfrac{\partial y'}{\partial x} & \dfrac{\partial y'}{\partial y}\end{bmatrix} = \begin{bmatrix}-16 x & -4y\\6y & 6x\end{bmatrix}$$

Evaluar autovalor/vector propio para cada punto crítico

$J(0, -1) \implies \lambda_{1,2} = \pm 2 i \sqrt{6}, v_{1,2} = \left(\mp i \sqrt{\frac{2}{3}}, 1\right) \implies$ espiral

$J(0, 1) \implies \lambda_{1,2} = \pm 2 i \sqrt{6}, v_{1,2} = \left(\pm i \sqrt{\frac{2}{3}}, 1\right) \implies$ espiral

$J(-\frac{1}{2}, 0) \implies \lambda_{1,2} = (8, -3), v_{1} = (1,0), v_2 = (0, 1) \implies$ silla

$J(\frac{1}{2}, 0) \implies \lambda_{1,2} = (-8, 3), v_{1} = (1,0), v_2 = (0, 1) \implies$ silla

El uso de todos los anteriores (puntos críticos, los autovalores/vectores propios, x-nullcline (rojo y negro de las curvas), y-nullcline (curva verde), en dirección a los campos, etc.), ahora se puede esbozar el retrato de fase. Ejercicio - asegúrese de agregar la dirección de los campos de los dos conjuntos de notas enlazado más arriba) para entender cómo hacerlo. La fase de retrato se verá así:

enter image description here

i-Ciencias.com

I-Ciencias es una comunidad de estudiantes y amantes de la ciencia en la que puedes resolver tus problemas y dudas.
Puedes consultar las preguntas de otros usuarios, hacer tus propias preguntas o resolver las de los demás.

Powered by:

X