■周期3はカオスを意味する(その9)
k=3では周期倍分岐を伴う.
x1=f(x0)=kx0(1−x0)
x2=f(x1)=kx1(1−x1)=k^2x0(1−x0)(1−kx0(1−x0))
は4次多項式であるが,
x=0,1−1/k
が固定点であることがわかっているので,2次方程式に簡略化される.
残りの2根は
{(k+1)±{(k+3)(k+1)}^1/2}/2k
したがって,k>3ならば実根となり,2周期軌道が存在することがわかる.
k=3において,2根は一致(x=1−1/k=2/3)する.逆に,k<3ならば2周期軌道は存在しないことを意味する.
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この2周期軌道は3<k<3.44(=1+√6)ならば2つの極限値の間を振動する(周期2のサイクル).すなわち,安定であることが以下のようにして示される.
{(k+1)±{(k+3)(k+1)}^1/2}/2k
の2根をp,qとおく.
f^2(x)=f(f(x))=k^2x(1−x)(1−kx(1−x))
をxで微分すると
λ=f’(f(x))f(x)
pの分岐とqの分岐が同時に起こるとすると
f’(f(p))f(p)=f’(f(q))f(q)
λ=k(1−2p)k(1−2q)
=k^2(1−2(p+q)+4pq)
=4+2k−k^2
よって,2周期軌道は
|4+2k−k^2|<1→.MkM1+√6において安定である.
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