基本集

更新时间:2023-01-09 19:17

基本集是动力系统研究的重要不变集之一。它是根据公理A系统谱分解的基本集所具有的动力学性质而抽象出来的概念。

简介

在动力系统的研究中,对基本集的理解一般认为它不是单独的一个双曲不动点(双曲奇点)。基本集的作用在于它在很大程度上确定了系统的轨道结构。

公理A

这是斯梅尔为刻画结构稳定性提出的一种关于非游荡集的条件。这个概念在流和离散系统中形式上平行地出现,但由于基础是双曲集的概念,实际上蕴涵着重要的不同。这里就离散情形加以说明。

称一个微分同胚f满足公理 A,如果非游荡集Ω(f) 为双曲集,并且周期点在Ω(f) 中稠密。公理 A 微分同胚的特征是,非游荡集分解成有限个互不相交的拓扑传递的[双曲]紧不变集,称作基本集。

一个微分同胚的动力性态主要体现在非游荡集上,或更大一点,链回归集上。至于游荡部分,或非链回归部分,则比较简单。链回归分解为互不相交的、不可分解的紧不变集,称为链传递分支。一个链传递分支本身可能有复杂的动力形态。但造成动力形态高度复杂的一个更为严重的原因是,一个微分同胚可能有,甚至可能在扰动下持续地有,无穷多个链传递分支。

相比之下,公理 A 微分同胚由于只有有限个链传递分支,动力形态就相对简单(即使各个链传递分支内部可能有斯梅尔马蹄那样的复杂程度)。如果把马蹄这样的不变集看成是一个复杂化了的“鞍点”,把双曲吸引子和排斥子看成是一个复杂化了的“汇点”和“源点”,那么公理 A 微分同胚就在更高的复杂度下类比于一个莫尔斯-斯梅尔微分同胚。

在公理 A 的条件基础上,再加上无环条件强横截条件,就是斯梅尔提出的、后来被证明为Ω 稳定和结构稳定的充分条件。

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