Введение

Формализация идеи привлекателя или отталкивателя в динамических системах В математике, и в частности в изучении динамических систем, идея стабильных и нестабильных множеств или стабильных и нестабильных многообразий дает формальное математическое определение общим понятиям, воплощенным в идее привлекателя или отталкивателя. В случае гиперболической динамики соответствующее понятие - гиперболическое множество.

Физический пример

Силы прилива и оттока, действующие на кольца Сатурна, дают простой физический пример. Приливные силы сплющивают кольцо в экваториальной плоскости, даже когда они растягивают его в радиальном направлении. Представляя кольца как частицы песка или гравия ("пыли") на орбите вокруг Сатурна, приливные силы таковы, что любые возмущения, которые толкают частицы выше или ниже экваториальной плоскости, приводят к тому, что частица чувствует восстанавливающую силу, толкая ее обратно в плоскость. Частицы эффективно колеблются в гармоническом колодце, приглушенном столкновениями. Устойчивое направление перпендикулярно кольцу. Нестабильное направление - это направление вдоль любого радиуса, где силы растягиваются и рассеивают частицы. Две частицы, которые начинаются очень близко друг к другу в фазовом пространстве, будут испытывать радиальные силы, вызывающие их расхождение, радиально. Эти силы имеют положительный показатель Ляпунова; траектории лежат на гиперболическом многообразии, и движение частиц по существу хаотично, бродя по кольцам. Центральный коллектор касается колец, при этом частицы не испытывают ни сжатия, ни растяжения. Это позволяет доминировать гравитационным силам второго порядка, и поэтому частицы могут быть увлечены лунами или лунками в кольцах, замыкая фазу к ним. Гравитационные силы лун эффективно обеспечивают регулярно повторяющийся небольшой удар, каждый раз вокруг орбиты, похожий на ударный ротор, такой как в фазовом замкнутом цикле. Дискретное движение частиц во времени в кольце может быть приближено по карте Понкаре. Карта фактически представляет собой матрицу передачи системы. Эгенвектор, связанный с наибольшим собственным значением матрицы, является эгенвектором ФробениусаПерона, который также является инвариантной мерой, т. е. фактической плотностью частиц в кольце. Все остальные собственные векторы матрицы переноса имеют меньшие собственные значения и соответствуют разлагающимся режимам.

Замечание

Если является (определенномерным) векторным пространством и изоморфизмом, его стабильные и нестабильные множества называются соответственно стабильным пространством и нестабильным пространством.