Кіріспе
Математикалық ұғым. Дамушы жүйелер математикасында орталық көпқырлы ұғымы бастапқыда дегенеративті тепе-теңдіктердің тұрақтылығын анықтау үшін әзірленді. Кейіннен орталық көпқырлылар тұжырымы математикалық модельдеудің негізгі ұғымы екені анықталды. Орталық көпқырлылар бифуркация теориясында маңызды рөл атқарады, себебі қызықты құбылыстар орталық көпқырлыда жүзеге асады, ал көп масштабты математикада микромасштабтың ұзақ мерзімді динамикасы көбінесе жалпы масштабты айнымалыларды қамтитын салыстырмалы түрде қарапайым орталық көпқырлыға тартылады.
In the mathematics of evolving systems, the concept of a center manifold was originally developed to determine stability of degenerate equilibria. Subsequently, the concept of center manifolds was realised to be fundamental to mathematical modelling. Center manifolds play an important role in bifurcation theory because interesting behavior takes place on the center manifold and in multiscale mathematics because the long time dynamics of the micro scale often are attracted to a relatively simple center manifold involving the coarse scale variables.
Бейресми сипаттама
Сатурнның сақиналары көп орталық жиынтық геометрияны қамтиды. Сақиналардағы шаң бөлшектері "сығу және созу" сипатты әрекет ететін тасқын күштеріне ұшырайды. Күштер бөлшектердің орбиталарын сақиналарға қысып, бөлшектерді сақиналар бойымен созады және сақина радиусының шағын өзгерістерін елемейді. Сығу бағыты тұрақты жиынтыққа, созу бағыты тұрақсыз жиынтыққа, ал бейтарап бағыт орталық жиынтыққа жатады. Геометриялық тұрғыдан дәл болғанымен, Сатурнның сақиналарын физикалық орталық жиынтықтан ажырататын маңызды айырмашылық бар. Көптеген динамикалық жүйелер сияқты, сақиналардағы бөлшектер екінші реттік заңдармен басқарылады. Траекторияларды түсіну үшін позицияны және жылдамдық/импульс айнымалысын модельдеу қажет, бұл фазалық кеңістік деп аталатын жанама жиынтық құрылымын тудырады. Физикалық тұрғыдан алғанда, Сатурнның сақина жүйесінің тұрақты, тұрақсыз және бейтарап жиынтықтары бөлшектің орны үшін координаттық кеңістікті бөле бермейді; олар фазалық кеңістікті бөледі. Орталық жиынтық әдетте еріктік нүктелердің кеңейтілген жиынтығы болып табылады. Кейбір позиция-жылдамдық жұптары орталық жиынтыққа қарай итереді, ал басқалары одан шетіне шығарылады. Шағын бұзылыстар оларды кездейсоқ түрде итеріп, көбінесе орталық жиынтықтан шығарып жібереді. Дегенмен, Лагранждық сәйкес құрылымдар деп аталатын орталық жиынтықтағы тұрақсыздыққа қарсы мысалдар бар. Барлық күшсіз қатаң дене динамикасы орталық жиынтық болып табылады. Риман беттеріндегі жанама бундельдердегі Аносов ағыны одан да күрделі мысал. Бұл жағдайда жанама кеңістік өте нақты және анық үш бөлікке бөлінеді: тұрақсыз және тұрақты бундельдер, олардың арасында бейтарап жиынтық орналасқан.
Шексіз өлшемді немесе автономды емес жүйелердің орталық коллекторлары
Алайда, кейбір қолданбалар, мысалы, түтіктерде немесе арналардағы таралу сияқты жағдайлар, шексіз өлшемді орталық көпқабатты талап етеді. Ең жалпы және қуатты теорияны Аульбах және Ваннер жасады. Олар шексіз өлшемдегі автономды емес динамикалық жүйелерді, потенциалды шексіз өлшемді тұрақты, тұрақсыз және орталық көпқабаттарды қарастырды. Бұдан әрі, олар көпқабаттардың анықтамасын тиімді түрде кеңейтті, сондықтан орталық көпқабат өзіндік мәндермен байланысты, яғни , тұрақты көпқабат өзіндік мәндермен және тұрақсыз көпқабат өзіндік мәндермен. Олар осы көпқабаттардың бар екенін және сызықсыз координаттық түрлендірулер арқылы орталық көпқабаттың пайда болуын дәлелдеді. Потцше және Расмуссен мұндай шексіз өлшемді, автономды емес жүйелер үшін сәйкес жуықтау теоремасын құрды.
Артқа қарай теория
Жоғарыда аталған барлық қолданыстағы теориялар белгілі бір берілген мәселенің инвариантты көптүрлілік қасиеттерін анықтауға бағытталған. Атап айтқанда, берілген жүйенің инвариантты көптүрлілігіне жуықтап келтірілген көптүрлілік құрастырылады. Балама тәсіл – берілген жүйеге шамалас жүйе үшін нақты инвариантты көптүрліліктерді құру, бұл кері теория деп аталады. Мақсаты – теорияны кең ауқымды жүйелерге тиімді қолдану, сондай-ақ қателерді және жарамдылық аймағының мөлшерін бағалау. Бұл тәсіл сандық модельдеудегі белгілі кері қателіктерді талдауға ұқсас.
Орталық көптүсті және сызықтық емес жүйелерді талдау
Тепе-теңдіктің тұрақтылығы оның көптүрліліктерінің "тұрақтылығымен" тікелей байланысты болғандықтан, орталық көптүрліліктің болуы орталық көптүрліліктегі динамика мәселесін тудырады. Бұл мәселе орталық көптүрлілікті азайту әдісі арқылы талданады, ол жүйе параметрі μ-мен үйлесіп, бифуркациялар туралы ұғымдарға алып келеді.
Мысалдар
Wikipedia-дағы баяу манифольдтар туралы мақалада одан да көп мысалдар бар.