闭卷重建非线性相图与局部线性化的专属定义、三行推导、数值算例、算法与反例。
分析力学 · 小纸条
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闭卷重建Poincaré 截面的专属定义、三行推导、数值算例、算法与反例。
闭卷重建Lyapunov 指数的专属定义、三行推导、数值算例、算法与反例。
闭卷重建KAM 与共振图景的专属定义、三行推导、数值算例、算法与反例。
闭卷重建双摆:从方程到可信数值的专属定义、三行推导、数值算例、算法与反例。
闭卷重建实验:Lyapunov 指数与收敛的专属定义、三行推导、数值算例、算法与反例。
闭卷重建综合项目与口试的专属定义、三行推导、数值算例、算法与反例。
核心:周期驱动系统按固定相位采样,把连续流降为离散映射;周期轨道、环面和混沌分别呈有限点、闭曲线和散点层;算例/实验:为受迫摆定义采样相位,解释为什么不能按任意时间间隔混采;反例:散点图像复杂不等于已证明混沌,还需收敛、瞬态和数值误差检查。
核心:自治系统 xdot=f(x) 的固定点由 f=0 给出,Jacobian 特征值判局部稳定;非双曲点需更高阶分析;算例/实验:对非线性摆和捕食模型各求固定点、Jacobian 与局部类型;反例:线性化只给局部结论,不能直接宣称全局吸引域。
核心:可积 Hamilton 系统受小扰动后,足够非共振的部分不变环面保留,共振附近先破裂形成岛链与混沌层;算例/实验:用标准映射观察 K 从小到大时相空间结构变化并定位低阶共振;反例:KAM 有光滑性与非退化条件,不能简化成小扰动永远不混沌。
核心:相邻轨道距离 δ(t)≈δ0e^{λt};最大 λ>0 表示敏感依赖,但计算需周期重标定避免溢出;算例/实验:对 logistic 映射实现切向迭代 λ≈N^{-1}Σln|f'(x_n)|;反例:有限时间正指数可能是瞬态;距离饱和后直接拟合会低估。
核心:实现 logistic 映射的最大 Lyapunov 指数,丢弃瞬态并比较样本长度;算例/实验:对周期、临界附近、混沌和越界参数四组测试输出指数或 ERROR;反例:导数为零产生 -∞,代码必须定义处理;参数域与初值范围要验证。
核心:双摆以质量矩阵形式 M(q)qddot=h(q,qdot) 求加速度,数值实验同时监测能量、步长与初值敏感性;算例/实验:从 L 推导耦合方程,比较近邻初值的分离并做步长减半;反例:两条轨道分开不自动证明物理混沌,数值误差也会造成分离。
核心:项目从一个受约束或非线性系统出发,提交坐标/约束、变分推导、Hamilton 结构、数值积分、守恒量漂移、反例与复现说明;算例/实验:可选双摆、陀螺、中心力散射或耦合振子,现场更换参数运行隐藏测试并解释首个偏差;反例:动画美观、公式数量和代码行数都不能替代可复算推导、四组测试与误差证据。