無窮維線性系統(tǒng)的分布混沌動(dòng)力學(xué)研究
本文選題:分布混沌 + 無窮維線性系統(tǒng); 參考:《華南理工大學(xué)》2016年博士論文
【摘要】:混沌作為系統(tǒng)復(fù)雜性的一種刻畫,廣泛存在于現(xiàn)實(shí)世界中.在有限維空間中,混沌現(xiàn)象與系統(tǒng)的非線性性密切相關(guān),然而當(dāng)相空間是無窮維時(shí),線性系統(tǒng)也可以產(chǎn)生混沌動(dòng)力學(xué)行為.無窮維線性動(dòng)力學(xué)研究無窮維空間上線性算子及強(qiáng)連續(xù)線性算子半群(簡(jiǎn)稱C0-半群)生成的半動(dòng)力系統(tǒng)的長(zhǎng)時(shí)間演化過程.特別地,線性算子的超循環(huán)性以及各種混沌性質(zhì)的研究極大地促進(jìn)了線性混沌理論的發(fā)展,為揭示混沌現(xiàn)象的本質(zhì)提供了新的思路,并廣泛應(yīng)用于統(tǒng)計(jì)力學(xué)、量子力學(xué)、生物學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、交通工程等各種實(shí)際模型中.因此,無窮維線性系統(tǒng)混沌行為的深入研究具有重要的理論意義與應(yīng)用價(jià)值.本學(xué)位論文主要研究無窮維線性系統(tǒng)的分布混沌動(dòng)力學(xué)行為.綜合運(yùn)用拓?fù)鋭?dòng)力系統(tǒng)的一些方法與相關(guān)的算子理論,分別研究了線性算子及C0-半群的準(zhǔn)測(cè)度、分布混沌點(diǎn)對(duì)、分布混沌集、分布n-混沌集的各種性質(zhì),并證明了幾類線性系統(tǒng)的分布混沌性以及不變分布混沌線性流形的存在性.本文具體內(nèi)容如下:第一章為緒論,簡(jiǎn)述了混沌動(dòng)力系統(tǒng)的研究歷史與發(fā)展現(xiàn)狀,回顧了拓?fù)鋭?dòng)力學(xué)及無窮維線性混沌理論的相關(guān)概念和結(jié)果,并簡(jiǎn)要介紹了本文的研究背景和主要結(jié)論.第二章研究無窮維Fr′echet空間上連續(xù)線性算子及C0-半群的本質(zhì)分布混沌動(dòng)力學(xué).給出了C0-半群是本質(zhì)分布混沌的一些充分條件,并將其應(yīng)用于一個(gè)具體的例子.同時(shí),從乘積系統(tǒng)的角度進(jìn)一步研究了直和線性算子與直和C0-半群的準(zhǔn)測(cè)度及分布混沌性質(zhì),并用所得結(jié)果構(gòu)造了分布混沌但不是本質(zhì)(或稠密)分布混沌的算子、分布混沌但不是Devaney混沌的算子.特別地,還證明了存在非超循環(huán)的分布混沌線性算子,其準(zhǔn)測(cè)度可以小于任意給定的正數(shù).第三章,分析了無阻尼量子調(diào)和振子模型的湮滅算符的分布混沌集性質(zhì),如不變性、多樣性、代數(shù)結(jié)構(gòu)、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及混沌集大小等,證明了該湮滅算符具有無窮多個(gè)不變的稠密分布混沌線性流形,但不存在剩余的分布混沌集.這些結(jié)論為深入探討一般線性系統(tǒng)的混沌復(fù)雜性提供了新的思路.第四章考慮無窮維線性系統(tǒng)的分布n-混沌動(dòng)力學(xué),獲得了線性算子及強(qiáng)連續(xù)線性算子半群的分布n-混沌集的多種性質(zhì).特別地,一個(gè)線性算子(或C0-半群)是分布混沌的等價(jià)于它是分布n-混沌的對(duì)任意整數(shù)n 2成立,該性質(zhì)對(duì)拓?fù)鋭?dòng)力系統(tǒng)未必成立.同時(shí),通過具體的例子說明線性系統(tǒng)的分布n-混沌集可以是整個(gè)狀態(tài)空間.最后,詳細(xì)研究了一類復(fù)合算子Cφ的分布n-混沌動(dòng)力學(xué)行為,證明了Cφ存在不可數(shù)的分布混沌集不是分布3-混沌的,并且即使是有限維的分布混沌線性流形也未必是分布3-混沌的.第五章,討論一類重要的權(quán)移位算子的混沌復(fù)雜動(dòng)力學(xué)行為.對(duì)于單邊權(quán)移位情形,證明了該算子是分布n-混沌的且準(zhǔn)測(cè)度為1,并通過構(gòu)造得到了不變的稠密分布n-混沌線性流形.進(jìn)一步,研究了雙邊權(quán)移位算子的分布n-混沌動(dòng)力學(xué),證明了雙邊權(quán)移位及其逆算子的極大分布n-混沌性,且存在稠密的線性子流形是雙邊權(quán)移位的不變分布n-混沌集,但不是其逆算子的分布混沌集;存在稠密的線性子流形既是雙邊權(quán)移位的不變分布n-混沌集,也是其逆算子的不變分布n-混沌集.特別地,構(gòu)造了一個(gè)不可數(shù)集同時(shí)是雙邊權(quán)移位算子及其逆算子的分布混沌集,但不是這兩個(gè)算子的分布3-混沌集.最后證明了權(quán)移位算子的拓?fù)浠旌闲约癉evaney混沌性質(zhì).
[Abstract]:As a portrayal of system complexity, chaos exists widely in the real world. In finite dimensional space, chaos is closely related to the nonlinearity of the system. However, when phase space is infinite, the linear system can also produce chaotic dynamic behavior. Infinite dimensional linear dynamics studies linear operators and strong connections on infinite dimensions. The long time evolution process of the semi dynamic system generated by the continuous linear operator semigroup (C0- semigroup). In particular, the study of the hyper cyclicity of linear operators and the studies of various chaotic properties greatly promote the development of the theory of linear chaos, and provide a new idea to reveal the essence of chaotic phenomena, and widely used in statistical mechanics and quantum mechanics. Therefore, the in-depth study of chaotic behavior of infinite dimensional linear systems has important theoretical significance and application value. This dissertation mainly studies the chaotic dynamic behavior of infinite dimensional linear systems. In theory, we study the properties of the quasi measure of linear operator and C0- semigroup, distribution chaotic point pair, distributed chaotic set, distributed n- chaotic set, and prove the existence of the chaotic distribution of several classes of linear systems and the existence of the invariant distribution chaotic linear manifold. The relevant concepts and results of topological dynamics and infinite dimensional linear chaos theory are reviewed, and the research background and main conclusions of this paper are briefly introduced. The second chapter studies the essential distribution of chaotic dynamics of continuous linear operators and C0- Semigroups on infinite dimensional Fr 'echet spaces. The essential distribution of C0- semigroups is given. Some sufficient conditions of chaos are applied to a specific example. At the same time, the quasi measure and distribution chaotic properties of direct and linear operators and direct and C0- semigroups are further studied from the angle of product system, and the operators of chaotic but not essential (or dense) distribution chaos are constructed with the results obtained, which distribute chaos but not Deva The operator of ney chaos. In particular, it is also proved that there is a non super cyclic distributed chaotic linear operator whose quasi measure can be less than any given positive number. In Chapter third, the chaotic set properties of the annihilation operator of the undamped quantum harmonic oscillator model are analyzed, such as invariance, diversity, algebraic structure, topology and chaos set size, etc. It is proved that the annihilation operator has infinitely many unchangeable dense distributed chaotic linear manifolds, but there is no remaining Distribution Chaos set. These conclusions provide a new idea for the in-depth study of the chaos complexity of general linear systems. The fourth chapter considers the distributed n- chaotic dynamics of infinite dimensional linear systems, and obtains linear operators and strong connections. A variety of properties of the distributed n- chaotic set of a linear operator semigroup. In particular, a linear operator (or C0- semigroup) is a distributed chaos equivalent to the distribution of n- chaos to arbitrary integer N 2, which may not be established for topological dynamical systems. At the same time, the distribution of n- chaotic sets of linear systems can be the whole of the distribution of the chaotic sets of linear systems. State space. Finally, the chaotic dynamic behavior of a class of complex operator C phi is studied in detail. It is proved that the existence of the non countable distributed chaotic set of C phi is not distributed 3- chaos, and even the finite dimensional distribution chaotic linear manifold is not necessarily distributed 3- chaos. In the fifth chapter, the chaotic complex of a class of important weight shift operators is discussed. In the case of unilateral weight shift, it is proved that the operator is a distributed n- chaos and the quasi measure is 1, and the unchangeable dense distributed n- chaotic linear manifold is obtained by construction. Further, the distributed n- chaotic dynamics of the bilateral weighted shift operator is studied. It is proved that the double edge weight shift and its inverse operator's maximal distribution n- chaos are proved. The dense linear submanifolds are the invariant distribution n- chaotic sets of bilateral weighted shifts, but not the distributed chaotic sets of its inverse operators. The dense linear submanifolds are both the invariant distribution n- chaotic sets of bilateral weighted shifts and the invariant distribution n- chaotic sets of its inverse operators. The weighted shift operator and its distributed chaotic set of its inverse operators are not distributed 3- chaotic sets of these two operators. Finally, the topological mixing of weighted shift operators and the properties of Devaney chaos are proved.
【學(xué)位授予單位】:華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【學(xué)位授予年份】:2016
【分類號(hào)】:O19
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,本文編號(hào):2073186
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