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數(shù)學心

第六百六十四章 費根鮑姆常數(shù)(混沌學)

數(shù)學心 蔡澤禹 1412 2022-05-14 10:18:18

  某些數(shù)學映射用一個單獨的線性參數(shù)來展示表象隨機的行為,即混沌(chaos),這個參數(shù)的值在一定范圍之內(nèi),參數(shù)值在被增大的過程中,其映射會在參數(shù)的一些特定值處形成分岔(bifurcations),最初是一個穩(wěn)定點,隨后分岔表現(xiàn)為在兩個值之間擺動,然后分岔表現(xiàn)為在四個值之間擺動,以此類推。

  1975年,費根鮑姆用HP-65計算器計算后得出,這種周期倍增分岔(period-doubling bifurcations)發(fā)生時的參數(shù)之間的差率是一個常數(shù),他為此提供了數(shù)學證明。

  他進一步揭示了同樣的現(xiàn)象、同樣的常數(shù)適用于廣泛的數(shù)學函數(shù)領域,這個普適的結論使數(shù)學家們能夠在對表象不可捉摸的混沌系統(tǒng)的解密道路上邁出了第一步。

  這個“極限率”(ratio of convergence)通稱為費根鮑姆常數(shù)。

  1978年他發(fā)表了關于映射的研究的重要論文 Quantitative Universality for a Class of Nonlinear Transformations《一個非線性變換類型的量子普適性》,其中特別談到了對于混沌理論有直接意義的Logistic映射。

  若αn代表周期2的n次方的分支點(引起分岔時的α臨界值),則(相鄰倍化分岔點間的距離比)是一個常數(shù):

  費根鮑姆常數(shù)是新近發(fā)現(xiàn)的、且在學術界認定的一個普適常數(shù),這個常數(shù)與“混沌現(xiàn)象”有關。

  其大小δ≈4.66920 16091 02990 67185 32038 20466 20161 72581 85577 47576 86327 45651 34300 4134.....

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