Кіріспе
Шешімдердің тұрақтылығын қарастыратын математиканың бөлігі модель теориясының саласы Математикада тұрақтылық теориясы дифференциалдық теңдеулердің шешімдерінің және бастапқы шарттардың кішкентай бұзылуы кезінде динамикалық жүйелердің траекторияларының тұрақтылығын қарастырады. Мысалы, жылу теңдеуі тұрақты бөлшектік дифференциалдық теңдеу, өйткені бастапқы деректердің кішкентай бұзылуы ең жоғары принциптің нәтижесінде кейінгі уақытта температураның кішкентай өзгеруіне әкеледі. Қисма дифференциалдық теңдеулерде функциялар арасындағы қашықтықты Lp нормаларын немесе sup нормасын қолдана отырып өлшеуге болады, ал дифференциалдық геометрияда кеңістік арасындағы қашықтықты Громов Хаусдорф қашықтығын қолдана отырып өлшеуге болады. Динамикалық жүйелерде, егер кез келген нүктелердің алдыңғы орбитасы жеткілікті шағын көршілікте болса немесе ол кішкентай (бірақ мүмкін, үлкен) көршілікте болса, орбита Ляпунов тұрақты деп аталады. Орбитаның тұрақтылығын немесе тұрақсыздығын дәлелдеу үшін әртүрлі критерийлер әзірленді. Ыңғайлы жағдайларда сұрақ матрицалардың өзіндік мәндерін қамтитын жақсы зерттелген проблемаға дейін қысқартылуы мүмкін. Жалпы әдіс Ляпунов функцияларын қамтиды. Іс жүзінде тұрақтылық критерийлерінің кез келгені қолданылады.
the branch of model theory
In mathematics, stability theory addresses the stability of solutions of differential equations and of trajectories of dynamical systems under small perturbations of initial conditions. The heat equation, for example, is a stable partial differential equation because small perturbations of initial data lead to small variations in temperature at a later time as a result of the maximum principle. In partial differential equations one may measure the distances between functions using Lp norms or the sup norm, while in differential geometry one may measure the distance between spaces using the Gromov–Hausdorff distance. In dynamical systems, an orbit is called Lyapunov stable if the forward orbit of any point is in a small enough neighborhood or it stays in a small (but perhaps, larger) neighborhood. Various criteria have been developed to prove stability or instability of an orbit. Under favorable circumstances, the question may be reduced to a well studied problem involving eigenvalues of matrices. A more general method involves Lyapunov functions. In practice, any one of a number of different stability criteria are applied.
2D-дегі тұрақты нүктелердің тұрақтылығы
Парадигматикалық жағдай - 2х2 матрицасы бар сызықтық автономды дифференциалдық теңдеудің тұрақтығы. Кейде біз негізді өзгертуді кейбір керілі матрица үшін орындаймыз, бұл "жаңа негізде" деп айтамыз. Біз негіздің өзгеруін еркін пайдалана отырып, және , пайда болу тұрақтылығын жіктей аламыз.
Аумақты сақтайтын ағын
Бізде бар, сондықтан ағындылық аумақты сақтайды. Бұл жағдайда ағынның түрі If арқылы жіктеледі, онда ол шығу орнының айналмасы ("нейтралды тұрақтылық"). Егер , онда бұл кесу ағыны. Егер , онда шығу тегі - ат құлағының нүктесі.
If , then it is a rotation ("neutral stability") around the origin. If , then it is a shearing flow. If , then the origin is a saddle point.
Тұрақты нүктелердің тұрақтылығы
Орбитаның ең қарапайым түрі - тұрақты нүкте немесе тепе-теңдік. Егер механикалық жүйе тұрақты тепе-теңдік жағдайында болса, онда кішкене итермелеу жергілікті қозғалысқа әкеледі, мысалы, маятник жағдайындағыдай кішкентай тербелістер. Демпингті жүйеде тұрақты тепе-теңдік жағдайы, сонымен қатар, асимптотикалық тұрақты. Екінші жағынан, тұрақсыз тепе-теңдік үшін, мысалы, төбе басында жатқан доп, белгілі бір кішкентай итергіштер бастапқы күйге жетуі мүмкін немесе келмеуі мүмкін үлкен амплитудалы қозғалысқа әкеледі. Сызықтық жүйелер үшін тұрақтылықты тексерудің пайдалы әдістері бар. Сызықтық емес жүйенің тұрақтылығын оның сызықтық тұрақтылығынан жиі тұжырымдауға болады.
Жалпы динамикалық жүйелер үшін Ляпунов функциясы
Динамикалық жүйенің Ляпунов тұрақтылығын немесе асимптотикалық тұрақтылығын орнатудың жалпы жолы Ляпунов функциялары арқылы.