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Poincaré-Abbildung für autonome Differentialgleichungen

Sei ein -periodischer Orbit von (17.1) und eine -dimensionale glatte Hyperfläche, die in den Orbit transversal schneidet (s. linke Abbildung).



Dann gibt es eine Umgebung von und eine glatte Funktion mit und für alle . Die Abbildung mit heißt POINCARÉ-Abbildung für in . Ist die rechte Seite von (17.1) -mal stetig differenzierbar, so ist ebenfalls so oft differenzierbar. Die Eigenwerte der JACOBI-Matrix sind die Multiplikatoren des periodischen Orbits , hängen also nicht von der Wahl des auf und der Wahl der transversalen Fläche ab. Der POINCARÉ-Abbildung kann ein System (17.3) in zugeordnet werden, das erklärt ist, solange die Bildpunkte in bleiben. Den Ruhelagen dieses diskreten Systems entsprechen periodische Orbits von (17.1), und der Stabilität dieser Ruhelagen entspricht die Stabilität der periodischen Orbits von (17.1).

Beispiel

Für das System (17.9a) wird in Polarkoordinaten die transversale Hyperebene


betrachtet. Für diese Ebene kann gewählt werden. Offenbar ist und damit

wobei die Lösungsdarstellung von (17.9a) genutzt wurde. Es gilt weiter und .