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Crisis (sistemas dinámicos)

Bifurcaciones y crisis en el mapa de Ikeda .

En matemáticas aplicadas y astrodinámica , en la teoría de sistemas dinámicos , una crisis es la aparición o desaparición repentina de un atractor extraño a medida que varían los parámetros de un sistema dinámico . [1] [2] Esta bifurcación global ocurre cuando un atractor caótico entra en contacto con una órbita periódica inestable o su variedad estable . [3] A medida que la órbita se acerca a la órbita inestable, se alejará del atractor anterior, lo que dará lugar a un comportamiento cualitativamente diferente. Las crisis pueden producir un comportamiento intermitente .

Grebogi, Ott, Romeiras y Yorke distinguieron tres tipos de crisis: [4]

Obsérvese que también puede darse el caso inverso (aparición repentina, encogimiento o división de los atractores). Las dos últimas crisis a veces se denominan bifurcaciones explosivas. [5]

Si bien las crisis son "súbitas" cuando se varía un parámetro, la dinámica del sistema a lo largo del tiempo puede mostrar transitorios largos antes de que las órbitas abandonen la vecindad del antiguo atractor. Normalmente, existe una constante de tiempo τ para la longitud del transitorio que diverge como una ley de potencia (τ ≈ | p  −  p c | γ ) cerca del valor crítico del parámetro p c . El exponente γ se denomina exponente de crisis crítica. [6] También existen sistemas en los que la divergencia es más fuerte que una ley de potencia, los llamados transitorios caóticos superpersistentes. [7]

Véase también

Referencias

  1. ^ Grebogi, Celso; Ott, Edward; Yorke, James A. (1983). "Crisis, cambios repentinos en atractores caóticos y caos transitorio". Physica D: Nonlinear Phenomena . 7 (1–3). Elsevier BV: 181–200. Bibcode :1983PhyD....7..181G. doi :10.1016/0167-2789(83)90126-4. ISSN  0167-2789.
  2. ^ Nayfeh, Ali H.; Balachandran, Balakumar (29 de marzo de 1995). Dinámica no lineal aplicada: métodos analíticos, computacionales y experimentales . Wiley. doi :10.1002/9783527617548. ISBN . 978-0-471-59348-5.
  3. ^ Arnol'd, VI, Afraimovich, VS, Ilyashenko, Yu.S. y Shilnikov, LP 1993. Teoría de la bifurcación y teoría de catástrofes. En Dynamical Systems, vol. 5, Berlín y Nueva York: Springer
  4. ^ GREBOGI, C.; OTT, E.; YORKE, JA (30 de octubre de 1987). "Caos, atractores extraños y límites de cuencas fractales en dinámica no lineal". Science . 238 (4827). Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia (AAAS): 632–638. Bibcode :1987Sci...238..632G. doi :10.1126/science.238.4827.632. ISSN  0036-8075. PMID  17816542. S2CID  1586349.
  5. ^ Thompson, JMT; Stewart, HB; Ueda, Y. (1994-02-01). "Bifurcaciones seguras, explosivas y peligrosas en sistemas dinámicos disipativos". Physical Review E . 49 (2). American Physical Society (APS): 1019–1027. Bibcode :1994PhRvE..49.1019T. doi :10.1103/physreve.49.1019. ISSN  1063-651X. PMID  9961309.
  6. ^ Grebogi, Celso; Ott, Edward; Romeiras, Filipe; Yorke, James A. (1987-12-01). "Exponentes críticos para la intermitencia inducida por crisis". Physical Review A . 36 (11). American Physical Society (APS): 5365–5380. Bibcode :1987PhRvA..36.5365G. doi :10.1103/physreva.36.5365. ISSN  0556-2791. PMID  9898807.
  7. ^ Grebogi, Celso; Ott, Edward; Yorke, James A. (1985). "Transitorios caóticos superpersistentes". Teoría ergódica y sistemas dinámicos . 5 (3). Cambridge University Press (CUP): 341–372. doi : 10.1017/s014338570000300x . ISSN  0143-3857.

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