Кіріспе

Дифференциалдық теңдеулер мен динамикалық жүйелердегі параметр. Математикада, әсіресе динамикалық жүйелерде бастапқы шарт, кейде тұқымдық мән деп аталады, бұл бастапқы уақыт ретінде белгіленген сәттегі (әдетте t = 0 деп белгіленеді) өзгеріп отыратын айнымалының мәні. k реті бар жүйе үшін (дискретті уақыттағы уақыт кешігуінің саны немесе үздіксіз уақыттағы ең жоғары туындының реті) және n өлшемді (яғни n түрлі өзгеріп отыратын айнымалылар бар, олар бірге n өлшемді координаттық вектормен көрсетілуі мүмкін), жүйенің айнымалыларын уақыт бойынша алға қарай табу үшін әдетте nk бастапқы шарт қажет. Ұздіксіз уақыттағы дифференциалдық теңдеулерде де, дискретті уақыттағы айырмалық теңдеулерде де бастапқы шарттар динамикалық айнымалылардың (күй айнымалыларының) кез келген болашақ уақыттағы мәніне әсер етеді. Ұздіксіз уақытта, күй айнымалылары үшін уақыт және бастапқы шарттардың функциясы ретінде жабық түрдегі шешімді табу мәселесі бастапқы мән есебі деп аталады. Дискретті уақыт жағдайлары үшін де сәйкес мәселе бар. Жабық түрдегі шешімді әрқашан алу мүмкін болмаса да, дискретті уақыт жүйесінің болашақ мәндерін әрбір итерацияда бір уақыт кезеңіне итерациялық түрде табуға болады, бірақ дөңгелектеу қатесі ұзақ мерзімде бұл амалды тиімсіз етуі мүмкін.

Сызықтық емес жүйелер

Сызықтық емес жүйелер сызықтық жүйелерге қарағанда әлдеқайда бай әртүрлі мінез-құлықтарды көрсете алады. Атап айтқанда, бастапқы шарттар жүйенің шексіздікке ұшып кетуіне немесе жүйенің бірінші немесе басқа тартымдылығына жақындауына әсер ете алады. Әрбір тартымдылық – динамикалық траекториялар жақындаса бірақ ешқашан шығармайтын (мүмкін үзіліссіз) мәндер аймағы, және оның (мүмкін үзіліссіз) тартымдылық бассейні болады. Яғни, осы бассейндегі бастапқы шарттармен берілген күй айнымалылары (басқа еш жерде емес) сол тартымдылыққа қарай дамиды. Тіпті жақын бастапқы шарттар әртүрлі тартымдылықтардың тартымдылық аймақтарында болуы мүмкін (мысалы, Ньютон әдісі#Тартымдылық аймақтарын қараңыз). Сонымен қатар, хаостық мінез-құлық көрсететін сызықтық емес жүйелерде айнымалылардың эволюциясы бастапқы шарттарға өте сезімтал болады: бір ғана ерекше тартымдылықтағы екі өте жақын нүктенің итерациялық мәндері, әрқайсысы тартымдылықта қала тұрса да, уақыт өте келе бірін-бірінен алшақтайды. Осылайша, тіпті бір тартымдылықта бастапқы шарттардың нақты мәндері итерациялардың болашақ орналасуына елеулі әсер етеді. Бұл ерекшелік болашақ мәндерді дәл модельдеуді қиын және ұзақ мерзімде мүмкін емес етеді, себебі бастапқы шарттарды абсолюттік дәлдікпен беру сирек мүмкін, және тіпті бірнеше итерациядан кейін де дөңгелектеу қатесіне ұшырау ықтималдығы бар.

Эмпирикалық заңдар мен бастапқы шарттар

Әрбір эмпирикалық заңның мазасыздық тудыратын қасиеті бар – оның шектерін білу мүмкін емес. Біз әлемдегі оқиғаларда математикалық түсініктермен керемет дәлдікпен сипатталатын заңдылықтар бар екенін көрдік. Алайда, әлемнің кейбір аспектілері бар, оларға қатысты біз ешқандай нақты заңдылықтардың бар екеніне сенбейміз. Біз мұндайларды бастапқы шарттар деп атаймыз.