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Fixpunkte eines nicht linearen Systems
non-linsys-01-01
set
90
randRange(2,12) randRangeExclude(2,12,[A])

Das Vektorfeld F: \mathbb R^2 \to \mathbb R^2, \begin{pmatrix} y_1 \\ y_2 \end{pmatrix}\mapsto \begin{pmatrix} y_1^2 - y_2^2 \\ Ay_1 + By_1 y_2 \end{pmatrix} definiert ein System y' = F(y).

Bestimmen Sie die Fixpunkte y_{\infty} = \left({\color{red}y_{\infty,1}},{\color{blue}y_{\infty,2}}\right) \neq (0,0).

-A/B
-A/B
A/B
-A/B
{\color{red}y_{\infty,1}} =
{\color{blue}y_{\infty,2}} =
{\color{red}y_{\infty,1}} =
{\color{blue}y_{\infty,2}}=

Die Fixpunkte sind die Lösungen der Gleichung F(y) =\begin{pmatrix} 0 \\ 0 \end{pmatrix}.

Die erste Gleichung ist y_1^2 - y_2^2 = (y_1 - y_2) (y_1 + y_2) = 0 und damit muss y_1 = \pm y_2 sein.

Die zweite Gleichung schreibt sich 0= Ay_1 + By_1 y_2 = Ay_1 (1 + fractionReduce(B,A) y_2) und damit wegen y_1 \neq 0 folgt y_2 = fractionReduce(-A,B).

Wir haben also zwei Fixpunkte \displaystyle y_{\infty} = \left({\color{red}y_{\infty,1}},{\color{blue}y_{\infty,2}}\right) = \left(\mp fractionReduce(A,B), fractionReduce(-A,B)\right).