DFixedPoints

DFixedPoints[eqn,x[t],t]

给出微分方程的不动点.

DFixedPoints[{eqn1,eqn2,},{x1[t],x2[t],},t]

给出微分方程组的不动点.

更多信息和选项

  • 不动点也称为微分方程的驻点或平衡点.
  • DFixedPoints 通常用于定位非线性连续时间系统的所有固定点,在生态、经济或技术建模中经常出现. 这些不定点处的局部行为可以使用 DStabilityConditions 分析.
  • 对于微分方程组 ,当且仅当 时,点 为不动点. 实际上,初始值 保持不变;如果在 处初始化,则保持在 处.
  • DFixedPoints 返回形如 {{,,},} 的列表,其中 {,,} 是系统的不动点.
  • DFixedPoints 适用于线性和非线性常微分方程.
  • 可以提供以下选项:
  • Assumptions $Assumptions关于参数的假设

范例

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基本范例  (6)

求方程 的不动点:

求方程 的不动点:

求方程 的不动点和稳定条件:

绘制 a 的不同值的几个解:

二维系统的不动点和稳定性分析:

绘制系统稳定的参数区域:

非线性微分方程的稳定性分析:

使用 StreamPlot 证明稳定性:

具有常数系数的线性系统的稳定性:

使用 StreamPlot 来可视化稳定性:

范围  (19)

线性方程  (5)

求方程 的不动点:

一阶线性非齐次方程:

绘制 时不稳定解的图形:

绘制 时稳定解的图形:

二阶线性方程:

三阶线性方程:

高阶非齐次常微分方程:

使用固定点的坐标作为初始值求解常微分方程:

非线性方程  (2)

一阶非线性方程的稳定性:

绘制初始值为 时解的图形:

使用 StreamPlot 证明点 处的稳定性:

考虑二阶非线性常微分方程:

DSolve 无法解这个方程:

使用 DFixedPoints 找到方程的不动点:

将方程转换为一阶常微分方程组:

平面绘制系统的轨迹:

线性系统  (9)

稳定的线性非耦合方程组:

系统轨迹:

不稳定的线性非耦合方程组:

系统轨迹:

具有常数系数的不稳定系统:

系统轨迹:

具有常数系数的稳定系统:

系统轨迹:

非齐次不稳定系统:

系统轨迹:

非齐次稳定系统:

绘制解的图形:

具有符号系数的线性系统:

由四个线性常微分方程组成的系统:

绘制解的图形:

具有随机常数系数的 10×10 线性系统:

非线性系统  (3)

非线性一阶系统:

分析各点的稳定性:

使用 StreamPlot 来可视化稳定性:

具有周期不动点的非线性系统:

分析各点的稳定性:

在原点处有不稳定不动点的非线性系统:

选项  (1)

Assumptions  (1)

由两个非线性方程组成的方程组具有无数个周期不动点:、

使用 Assumptions 来指定因变量的范围:

应用  (11)

物理学  (5)

带阻尼的弹簧质量系统的稳定性分析:

利用假设简化稳定性条件:

求解弹簧质量系统方程:

绘制给定参数值时解的图形:

对电路方程做稳定性分析:

求解电路方程:

绘制给定参数值时解的图形:

阻尼摆方程的稳定性分析:

绘制系统的相图:

绘制初始条件为 , 时解的图形:

稳定的洛伦兹方程组:

使用 StreamPlot3D 可视化洛伦兹吸引子:

不稳定的洛伦兹方程组:

求解方程组并绘制解的图形:

生物  (3)

捕食者-猎物模型的稳定性分析(LotkaVolterra 方程):

绘制系统的相图:

求解初始条件为 的系统:

绘制解的图形:

罗森茲威格-麦克阿瑟(Rosenzweig-MacArthur )捕食者-猎物模型:

恒化器(chemostat)模型代表微生物在非生物资源上生长的生物系统:

找到不动点:

分析 时模型的稳定性:

化学  (1)

Brusselator 是一种自催化反应的理论模型. Brusselator 模型的速率方程为:

求系统的不动点:

如果 b<1+a2,则该点是稳定的:

如果 b>1+a2,则该点不稳定:

控制系统  (2)

从欧拉运动方程开始分析卫星的姿态动力学:

具有主惯性矩 , , 的欧拉方程:

对于 , , 的固定值,求方程的不动点:

选择不动点作为工作点:

构建状态空间模型:

卫星姿态如果受到干扰则不受控制:

验证模型的可控性:

使用拉格朗日法研究倒立摆:

的位置:

其速度:

小车和摆的动能:

摆的势能:

拉格朗日量:

广义的力:

运动方程:

状态空间模型:

非正特征值使其成为一个不稳定的系统:

属性和关系  (8)

DFixedPoints 返回微分方程的不动点:

使用 DFixedPoints 求微分方程的所有不动点:

使用 DStabilityConditions 分析特定固定点的稳定性:

使用 DFixedPoints 求非线性常微分方程的所有不动点:

使用 Solve 求不动点:

n 阶微分方程的不动点是 n 维向量:

n 个一阶微分方程组成的系统的不动点是 n 维向量:

求由两个常微分方程组成的系统的不动点:

使用 DSolveValue 求解系统,以不动点作为初始条件:

使用 DSolveValue 求解给定初始条件的系统:

绘制解的图形:

分析非线性常微分方程的不动点:

使用 NDSolve 求解常微分方程:

绘制解的图形:

求两个非线性常微分方程的不动点:

计算系统的雅可比矩阵:

计算每个不动点的雅可比矩阵的特征值:

如果所有特征值的实部均为负,则系统局部稳定:

使用 DStabilityConditions 检查点的稳定性:

Wolfram Research (2024),DFixedPoints,Wolfram 语言函数,https://reference.wolfram.com/language/ref/DFixedPoints.html.

文本

Wolfram Research (2024),DFixedPoints,Wolfram 语言函数,https://reference.wolfram.com/language/ref/DFixedPoints.html.

CMS

Wolfram 语言. 2024. "DFixedPoints." Wolfram 语言与系统参考资料中心. Wolfram Research. https://reference.wolfram.com/language/ref/DFixedPoints.html.

APA

Wolfram 语言. (2024). DFixedPoints. Wolfram 语言与系统参考资料中心. 追溯自 https://reference.wolfram.com/language/ref/DFixedPoints.html 年

BibTeX

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