非線形の講義のための図など

2008年4, 5月

気楽に作ったので後半の図が無駄に大きい。お許しください。

田崎

べき分布

英単語の出現頻度の Zipf 則。 横軸が(wikipedia に書かれている)単語の出現数の順位、縦軸が出現数。 1万番目くらいまでは、きれいに傾き -1 の直線に乗っている。(wikipedia より

日本の企業の年間の総収益の分布。 べきが1のべき分布がきれいに見えている。 (東工大・高安研究室提供。 "Misako Takayasu and Hideki Takayasu" To appear in Encyclopedia of Complexity and Systems Science,S.Havlin(Eds.), Springer Fractals and Economics. こちらの 87 番の文献

U-tube chaos

横軸に下を通過するときの速さ v、縦軸にそのときの外力の位相 phi(を 2 pi で割ったもの)を次々とプロットした。

以下では、b=1 に固定。初期値は v = 1, phi = 0

a=0.3 カオスではない。速度はゆるやかに準周期的に変調される。

a=0.39 カオス領域に近いが、まったくカオスではない。位相がいくつかの領域の限られている。

a=0.404 あっという間にカオス。調子に乗って 500000 点プロットしたら真っ黒だ。

ロジスティック写像力学系の時系列のグラフ

初期値はつねに 0.1 とする。

横軸が写像をくり返した回数(世代)

λ = 1.2 のとき

安定人口に落ち着くケース

λ = 3.2 のとき

少しすると、二周期解に落ち着く

λ = 3.5 のとき

次第に四周期解に落ち着くように見える

もう少し長いあいだにわたって観察すると、はっきりと四周期になっている。

λ = 4 のとき

カオス全開。

ちなみに、時系列は、0.1, 0.36, 0.9216, 0.289014, 0.821939, 0.585421, 0.970813, 0.113339, 0.401974, 0.961563, 0.147837, 0.503924, 0.999938, 0.000246305, 0.000984976, 0.00393603, 0.0156821, 0.0617448, 0.23173, 0.712124, 0.820014, 0.590364, 0.967337, 0.126384, 0.441645, 0.986379, 0.053742, 0.203415, 0.64815, 0.912207, 0.320342, 0.870893, 0.449754, 0.989902, 0.039986, 0.153548, 0.519885, 0.998418, 0.00631654, 0.0251066, 0.0979049, 0.353278, 0.913891, 0.314778, 0.862771, 0.473588, 0.99721, 0.0111304, 0.0440261, 0.168351, 0.560037, 0.985582, 0.0568391, 0.214434, 0.673808, 0.879163, 0.42494, 0.977464, 0.0881121, 0.321393, 0.872399, 0.445277, 0.988022, 0.0473394, 0.180394, 0.591407, 0.966579, 0.129216, 0.450078, 0.990031, 0.039478, 0.151678, 0.514687, 0.999137, 0.00344848, 0.0137463, 0.0542295, 0.205155, 0.652265, 0.907262, 0.336551, 0.893138, 0.38177, 0.944087, 0.211148, 0.666258, 0.889433, 0.393367, 0.954517, 0.173656, 0.573999, 0.978096, 0.0856952, 0.313406, 0.860731, 0.479493, 0.998318, 0.00671752, 0.0266896, 0.103909, 0.372447, 0.934921, 0.243373, 0.736571, 0.776136, 0.694995, 0.847908, 0.515839, 0.998996, 0.00401006, 0.0159759, 0.0628827, 0.235714, 0.720611, 0.805322, 0.627113, 0.935369, 0.241815, 0.733361, 0.78217, 0.681521

分岐ダイアグラム

これは、ウィキペディアの図をお借りしたもの。ぼくには作れない。


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田崎晴明
学習院大学理学部物理学教室
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