求解R(鞍点稳定性)微分方程组

时间:2016-05-06 08:23:24

标签: r differential-equations saddle

我想解决一个微分方程的平面系统,其中给出了一个变量的初始条件,而另一个的初始条件需要确定,以确保系统收敛到其平衡。如果均衡是鞍点稳定的(这对于经济学中分析的最优控制问题引起的系统是有意义的)那么存在该变量的唯一初始值以实现收敛。因此,如何确定这样的初始值以便能够解决系统是主要问题。是否可以使用R来确定这种初始条件的值,从而解决系统问题?

系统是:

x'= sqrt(x)-x -y

y'= y *((sqrt(x))^( - 1)-1)

x和y非负。分析表明存在一个独特的均衡,x和y都严格为正,雅可比矩阵的分析表明一个特征值为正,另一个为负,因此均衡是鞍点稳定。如果给出x(0),比如等于1,我们如何确定y(0)的值,使系统收敛到(x,y)的正平衡值?我希望能够模拟x和y的独特的会聚动态路径。有人可以帮我这个吗?

使用deSolve我们可以轻松解决系统问题,但我们需要指定x(0)和y(0)。是否可以使用deSolve或其他一些包来确定y(0)的值是多少,从而使y收敛到其均衡值?可能我们应该依靠一个射击算法来猜测和重新校准初始条件y(0),但我不知道如何做到这一点。

1 个答案:

答案 0 :(得分:0)

你想要做的是计算“马鞍的稳定流形”这是由

完成的
  1. 在均衡时计算雅可比行列式JxStar
  2. 查找J
  3. 的特征值和特征向量
  4. 用作初始条件y0 = Xstar - eps * eigenvector,其中eigenvector是与J的负特征值对应的特征向量,eps是一个非常小的数字(例如eps = 1e-7
  5. 模拟动态但是反向时间,例如在lsoda
  6. 中,times = seq(-10,0,by = .1)
  7. 重复步骤3和4,但初始条件为y0 = Xstar + eps * eigenvector