• No results found

Introduktion till dynamiska system Period 3, 2012 Introduction to Dynamical Systems

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Share "Introduktion till dynamiska system Period 3, 2012 Introduction to Dynamical Systems"

Copied!
1
0
0

Loading.... (view fulltext now)

Full text

(1)

Introduktion till dynamiska system Period 3, 2012 Introduction to Dynamical Systems

Hemuppgifter till fredagen den 2 mars Exercises for Friday, March 2 1.

Newtons metod

Betrakta Newtons metod (ocks˚a kallad Newton-Raphsons metod) att ber¨akna nollst¨allena till funktionen cos x, vilket ger upphov till det dynamiska systemet xn+1= xn+ cot xn p˚a R. Visa att det i [−π, π] finns o¨andligt m˚anga begynnelsev¨arden x0f¨or vilka det dynamiska systemet stoppar upp efter ¨andligt m˚anga steg (genom att xn hoppar ur definitionsomr˚adet f¨or cot x). Dessa punkter ¨ar dock “f˚a“, komplementm¨angden ligger t¨att i R. Visa detta! Intuitivt geometriskt resonemang r¨acker.

Har systemet andra periodiska punkter ¨an fixpunkter? Beskriv dem i s˚a fall geometriskt och unders¨ok om de ¨ar attraherande, repellerande eller icke-hyperboliska.

Ref.: S. Bjon m. fl., Numerisk och diskret matematik, Andra uppl., Sigma vid ˚Abo Akademi 1989, Kap. 4.

Newton’s Method

Consider Newton’s method of finding the zeros of the function cos x, which gives rise to the dynamical system xn+1= xn+ cot xn on R. Show that there are infinitely many initial values x0 in [−π, π] such that the dynamical system stops after only finitely many steps (because xn lies outside the domain of definition of cot x). There are only “few” of those points, however, as the complement is dense in R. Show this by reasoning in an intuitive geometric way. - Does the system have other periodic points beside the fixed points? In case there are, describe them geometrically and determine if they are attracting, repelling or non-hyperbolic.

2. Betrakta f¨oljande differensekvationssystem av Lotka-Volterra-typ:

xn+1= axn− bxnyn, yn+1= dyn+ cxnyn

f¨or olika v¨arden p˚a parametrarna. Dylika rovdjur och bytesmodeller anv¨ands i ekologi, epidemiologi etc., oftast i kontinuerlig tid. Bytespopulationens storlek (t¨athet) vid tiden n betecknas xn och rovdjurspopula- tionens yn. Oftast v¨aljs a > 1 (exponentiell tillv¨axt d˚a rovdjur saknas) och 0 < d < 1 (rovdjuren minskar exponentiellt d˚a mat saknas).

Uppgiften ¨ar att studera detta system (med avseende p˚a fixpunkter, sadelpunkter, attraktorer, asymptotiskt beteende osv.) f¨or olika val av icke-negativa koefficienter a > 1, b, c, d < 1. F¨ors¨ok v¨alja ett par ”typiska”

fall.

Consider the following system of difference equations of Lotka-Volterra type xn+1= axn− bxnyn,

yn+1= dyn+ cxnyn

for different values of the parameters. Such predator-prey models are widely used in ecology, epidemiology etc., often in continuous time. The prey population density at time n is denoted by xnwhile ynis the density of the predator population. Usually we take a > 1 (exponential growth in the absence of predators) and 0 < d < 1 (the predator population decreases exponentially if there is no prey for food).

Your task is to study this system with regard to fixed points, saddles, attractors, asymptotics etc. for different choices of the non-negative parameters a > 1, b, c, d < 1. Try to choose a couple of “typical” cases.

14

References

Related documents

Låt f vara en strängt monoton funktion denierad på intervallet [a, b].. Visa att f kan ha högst ett nollställe på

(Varför? Vilka antaganden skulle då

1. a) Visa att unionen av ett godtyckligt antal och snittet av ett ¨ andligt antal ¨ oppna m¨ angder ¨ ar en ¨ oppen m¨ angd.. b) Visa att snittet av ett godtyckligt antal och

Introduktion till dynamiska system Period 3, 2012 Introduction to Dynamical Systems!. Hemuppgifter till fredagen den 3 februari Exercises for Friday,

Satsen om mellanliggande v¨arden - The Intermediate Value Theorem (Theor. 2.7) Implicita funktioners huvudsats - The Implicit Function Theorem (Theor. 2.8) fixpunktssatser - Fixed

Visa att det finns en och samma vektor (olika nollvektorn) som ligger i alla

och ¨ar intresserade av fr˚ agan om o¨andligt m˚ anga av dessa intr¨affar eller om m¨ojligen bara ett ¨andligt antal av dem intr¨affar.. st˚ ar f¨or ”infinitely often”,

^ på jlållet afpuggne, til gubbens gråmelfe. ^ag tor, at någon forfeanbig man j fefnpn pate fått ctl fpatoms ante, cep rårtft mifflgen : 4&gt;err fars pans barn palma ingen