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Berechnung der Lyapunov-Exponenten

Die Formel , wobei wieder als Halbachsenlängen eines aus der Einheitskugel mit Mittelpunkt durch Deformation mit hervorgegangenen Ellipsoids interpretiert werden können, kann zur Berechnung der LYAPUNOV-Exponenten benutzt werden, wenn außerdem noch Reorthonormalisierungsverfahren, wie das von HOUSHOLDER, herangezogen werden. Die Funktion ist Lösung der zum Semiorbit des Flusses gehörigen Variationsgleichung mit Anfang zur Zeit . In der Tat, ist der Fluß von (17.1), so lautet die Variationsgleichung . Die Lösung dieser Gleichung mit Anfang zur Zeit ist darstellbar als , wobei die bei normierte Fundamentalmatrix der Variationsgleichung ist, die, nach dem Satz über die Differenzierbarkeit nach den Anfangszuständen, Lösung der Matrix-Differentialgleichung mit Anfang ist.
Die Zahl beschreibt das Verhalten der Orbits , mit Anfang bezüglich des Ausgangsorbits in der Richtung . Ist , so heißt dies, daß in Richtung für wachsende eine Annäherung der Orbits stattfindet; ist dagegen , so entfernen sich die Orbits (s. Abbildung).



Für die Summe aller LYAPUNOV-Exponenten von mit dem Attraktor und dem dort konzentrierten invarianten Maß gilt für -fast alle im Falle eines Flusses von (17.1)
(17.39a)

und für ein diskretes System (17.3)
(17.39b)

In dissipativen Systemen gilt also . Dies, zusammen mit der Tatsache, daß für Flüsse einer der LYAPUNOV-Exponenten Null ist, falls der Attraktor keine Ruhelage ist, gestattet Vereinfachungen bei der Berechnung der LYAPUNOV-Exponenten (s. Lit. 17.16).

Beispiel A

Sei eine Ruhelage des Flusses von (17.1) und seien die Eigenwerte der JACOBI-Matrix in . Mit dem in konzentrierten Maß gilt für die LYAPUNOV-Exponenten .

Beispiel B

Sei ein -periodischer Orbit von (17.1), und es seien die Multiplikatoren von . Mit dem in konzentrierten Maß gilt