Sattelknoten-Bifurkation und transkritische Bifurkation
Gegeben sei (17.53) mit
,
wobei
mindestens zweimal stetig
differenzierbar ist und
den Eigenwert
und
Eigenwerte
mit Re
habe.
Nach dem Satz über die Zentrumsmannigfaltigkeit werden in
diesem Fall alle Bifurkationen von (17.53) nahe
durch eine eindimensionale
reduzierte Differentialgleichung (17.55) beschrieben.
Offenbar ist dabei
.
Wird zusätzlich
und
vorausgesetzt und die rechte
Seite von (17.55) nach der TAYLOR-Formel entwickelt, so läßt sich
diese Darstellung nach Lit. 17.13 durch Koordinatentransformation umformen zur
Normalform
 |
(17.56) |
(bei
)
bzw.
(bei
),
wobei
eine differenzierbare Funktion mit
ist und die Punkte Terme höherer Ordnung bedeuten.
Für
hat (17.56) nahe
zwei Ruhelagen, von denen eine
stabil, die andere instabil ist.
Bei
verschmelzen diese zur Ruhelage
,
die instabil ist.
Für
hat (17.56) keine Ruhelage nahe 0 (s. Abbildung).
Die Übertragung auf den mehrdimensionalen Fall liefert eine
Sattelknoten-Bifurkation nahe
in (17.53).
Für
und
ist diese Bifurkation in der folgenden
Abbildung zu sehen.
Die Darstellung der Sattelknoten-Bifurkation im erweiterten Phasenraum ist in der
nächsten Abbildung dargestellt.
Für hinreichend glatte Vektorfelder (17.53) sind Sattelknoten-Bifurkationen
generisch.
Wird in den Bedingungen an
für eine Sattelknoten-Bifurkation die Voraussetzung
durch die Forderungen
und
ersetzt, so ergibt
sich aus (17.55) die verkürzte Normalform (ohne Glieder höherer Ordnung)
einer transkritischen Bifurkation .
Für
und
ist die transkritische Bifurkation, zusammen mit
dem Bifurkationsdiagramm, in der folgenden Abbildung gezeigt.
Sattelknoten- und transkritische Bifurkation gehören zu den
Kodimension-1-Bifurkationen.