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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.