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Um eine Vorstellung der Heugabel-Bifurkation zu
erhalten, geht man genauso, wie bei den vorangegangenen Bifurkationen vor,
zuerst betrachten wir ein dynamisches System: die Differentialgleichung vom nichtlinearen Typ wird
wieder eine Stufe komplizierter gewählt, das ist der Typ von
Differentialgleichung (in Normalform), bei dem Heugabel-Bifurkationen
auftreten: Auch hier werden die stationären Lösungen der
Differentialgleichung und Aussagen über deren Stabilitätsverhalten gesucht. Die
stationäre Lösung ist gegeben durch: Û Û Dynamische Variable und Kontrollparameter sind
reell, für m < 0 würde der Wurzelausdruck aber komplexe
Werte annehmen, was zu einem Widerspruch führt. Demzufolge existieren für m < 0 die Fixpunkte Warum die Punkte Für die drei Fixpunkte ist die lineare
Stabilitätsuntersuchung durchzuführen. Zuerst muß die Differentialgleichung
für kleine Auslenkungen Im
allgemeinen Fall lautet die linearisierte Differentialgleichung:
Für
den vorliegenden Fall ergibt sich also:
und somit für die Determinante der Jakobi-Matrix der
Ausdruck Anschaulich lassen sich die Stabilitätsüberlegungen
für die Fixpunkte wieder mit den anschwellenden und abklingenden
Exponentialfunktionen durchführen: Betrachten wir nun den 1. Fixpunkt und die
zugehörige linearisierte Differentialgleichung:
Die allgemeine Lösung dieser linearisierten
Differentialgleichung lautet:
Für den 2. und 3. Fixpunkt und die zugehörige,
linearisierte Differentialgleichung ergeben sich:
Für
beide Fixpunkte gilt also dieselbe Gleichung.
Die allgemeine Lösung dieser linearisierten
Differentialgleichung lautet: Der Fixpunkt Im Parameterraum ergibt sich damit folgendes Bild: ![]() Ein Fixpunkt ändert seine Stabilität unter Entstehung zweier neuer Äste. Das Bild im Parameterraum inspiriert den Namen Heugabel- oder Stimmgabel-Bifurkation (engl. pitchfork bifurcation). |