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Periodenverdopplung bei der logistischen Abbildung

Es soll als Beispiel dazu das Verhalten der sog. logistischen Abbildung

 

untersucht werden. In den folgenden Abbildungen ist nach rechts der Wert des Kontrollparameters a aufgetragen und nach oben die Werte , also 200 Werte nach einer Einschwingdauer von 20000 Iterationen. Gestartet wurde mit einem beliebigen ,,krummen`` Wert zwischen 0 und 1. Außerdem ist der Lyapunov-Exponent als Funktion von a aufgetragen.

  
Figure: Bifurkationsdiagramm der logistischen Abbildung

  
Figure: Lyapunov-Exponent der logistischen Abbildung

Für konvergiert die Iteration gegen den Wert Null. Im Bereich konvergiert die Folge der nicht mehr gegen Null, sondern gegen einen von a abhängigen Wert. Diese Werte sind sog. Fixpunkte der Dynamik. Sie lassen sich durch Lösung der Gleichung bestimmen.

Bei a=3 wird der Fixpunkt instabil, d.h. wenn knapp neben dem Fixpunkt liegt, wird weiter weg liegen. Allerdings hat nun die Abbildung zwei stabile Fixpunkte. Für die bedeutet das, daß abwechselnd der obere und der untere Punkt angenommen wird und die Dynamik gegen dieses Hin-und-her konvergiert. Bei etwa werden auch diese Fixpunkte instabil, worauf sich eine 4-periodische Dynamik etabliert. Die Periode verdoppelt sich nun immer weiter, wobei jedoch die Abstände in a-Richtung immer kleiner werden, sodaß die Periode ,,`` bei einem endlichen Wert erreicht wird.

Für noch größere Werte von a treten dann wieder periodische ,,Fenster`` auf, wobei jetzt auch Periodenlängen vorkommen, die sich nicht als Zweierpotenz schreiben lassen. Das breiteste Fenster hat die Periode 3.



Werner Eberl
Sat Apr 15 13:17:50 MET DST 1995