2015年12月31日木曜日

668 力学系:Tmaxを増加した場合の軌跡の変化について

前回の記事667においては、Tmax=1000 とした。ここで、Tmaxを増加したら軌跡図はどのように変化するのだろうか。

下図は前記事の画像の一つを、Tmax=1000→10000にした場合の画像である。
その結果は前記事の画像で、よく現れる画像パターンになった。




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では、他の始点での Tmax=10000の画像ではどうだろうか?
下図は其の例である。結果は、軌跡図のパターンは今迄によく現れる画像パターンになった。
ただ、そのパターンのまま、同一座標を旋回している。

従って、この力学系は安定した軌道に収斂しており、少なくとも Tmax=10000まではカオス状態にはなっていない。


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2015年12月30日水曜日

667 力学系:任意の始点での関数:f(x)=sin{x+sin(3x)の軌跡(その2)

今回の記事の画像は、任意に11個の始点をマウスで与えたときの、各始点の軌跡画像と其の拡大画像を示す。

拡大画像は、見やすくするため画像の中心を表示画面の中央にもってきた画像であり、軌跡の座標には無関係である。しかし、軌跡の形状と軌跡の時間経過が此の画像によって、
より詳しく分かる。

但し、此の拡大は倍率:L とは無関係である。L は、T-loopでのX(t)及びY(t)の倍率である。

下図は、t=0,1,2,・・・,1000 での軌跡である。軌跡の図形は始点の如何に関わらず類型的で歪んだ円形もしくは菱形となっている。

この軌跡の図形は、記事661のf(x)=sin{x+sin(3x)の軌跡の濃度図形に現れた図形と一致している。
記事661の濃度図形は、表示座標の全ての始点からの軌跡の総和を表しているから、以下の画像の図形と同様な図形となるのは当然である。

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2015年12月29日火曜日

666 力学系: 任意の始点での関数:f(x)=sin{x+sin(3x)の軌跡(その1)

力学サイクル系離散的時間位相平面については、記事655で解説しているが、
今回は始点をマウスで与えたときの軌跡について調べる。

マウスで与えた始点は赤色の×で示し、軌跡の変化は色で表示している。
具体的な説明は下図に書いてある。

今回の画像は点列:{(x(0),y(0)},{(x(1),y(1)}{(x(2),y(2)},・・・,{(x(t),y(t)},・・・{(x(Tmax),y(Tmax)}
において、Tmax=1000としている。

この記事の最後に画像作成のBASIC/98のプログラムを書いておく。

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画像作成のBASIC/98のプログラム。

1.始点をマウスで与え軌跡画像を求める。また、画像を中央に移動させるための
位置を求めてそのデータを出力する。始点データも出力する。

10 REM 力学系 始点及をマウスで与えて軌跡の表示する。また画像のbias点(C,D)を求める。
20 REM 始点のマウス入力はマウスの左ボタンをクリック。
30 REM parameter→行320
40 REM 横軸(K):480 dots、縦軸(J):480 dots
50 CHAIN MERGE "C:\BASIC1\PRO\SUBR\KOSHIKI.BAS",60,ALL
60 CHAIN MERGE "C:\BASIC1\PRO\SUBR\ER1.BAS",70,ALL
70 CHAIN MERGE "C:\BASIC1\PRO\SUBR\COLOR右上表示.BAS",80,ALL
80 ON ERROR GOTO 50000
90 CONSOLE ,,0,1
100 COLOR 0,7,,,2
110 CLS 3
120 GOSUB 10000
130 LINE (480,0)-(480,480),0
140 LOCATE 61,3:PRINT "関数"
150 LOCATE 61,4:PRINT "f(x)=sin{x+sin(3x)}"
160 LOCATE 61,6:PRINT "Xs=-20,Xe=20"
170 LOCATE 61,7:PRINT "Ys=-20,Ye=20"
180 LOCATE 61,9:PRINT "最大時刻:TMAX=1000"
190 LOCATE 61,11:PRINT "倍率:L=1"
200 LOCATE 61,13:PRINT "画像密度:D=480"
210 LOCATE 61,15:PRINT "離散化定数:H=0.05"
220 '
230 '
240 OPEN "C:\BASIC1\RUN\軌跡DATA1.DAT" FOR OUTPUT AS #1
250 OPEN "C:\BASIC1\RUN\始点DATA1.DAT" FOR OUTPUT AS #2
260 ON MOUSE(2) GOSUB *M1
270 MOUSE (2) ON
280 DO:AA=AA:LOOP
290 *M1
300 A=MOUSE(4,1):B=MOUSE(5,1)
310 '
320 XS=-20:XE=20:YS=-20:YE=20:H=0.05:D=480:L=1:TMAX=1000:V=0
330 DX=(XE-XS)/D:DY=(YE-YS)/D:TT=TMAX/16:T1=INT(TT)
340 JJ=B
350 '
360 YY=YS+DY*JJ:Y0=YY
370 KK=A
380 XX=XS+DX*KK:X0=XX
390 FOR T=0 TO TMAX
400 X=XX:Y=YY
410 XX=X-H*SIN(Y+SIN(3*Y))
420 YY=Y+H*SIN(X+SIN(3*X))
430 XXX=L*XX:YYY=L*YY
440 J=12*YYY+240
450 K=12*XXX+240
460 IF J<0 OR J>480 THEN 540
470 IF K<0 OR K>480 THEN 540
480 '
490 '
500 '
510 GOSUB 830
520 PSET (K,J),CC
530 WRITE #1,K,J,CC
540 NEXT T
550 YY=Y1
560 PSET (A,B),2
570 PSET (A+1,B),2
580 PSET (A+2,B),2
590 PSET (A-1,B),2
600 PSET (A-2,B),2
610 PSET (A,B+1),2
620 PSET (A,B+2),2
630 PSET (A,B-1),2
640 PSET (A,B-2),2
650 LOCATE 61,20:PRINT "始点"
660 LOCATE 61,21:PRINT "x(0)=":LOCATE 66,21:PRINT USING "+##.##";X0
670 LOCATE 61,22:PRINT "y(0)=":LOCATE 66,22:PRINT USING "+##.##";Y0
680 WRITE #2,A,B,X0,Y0
690 GOSUB 3000
691 GOTO 730
710 INPUT "画像のbias点を求めるか(求める)→1";A1
720 IF A1=1 THEN 730 ELSE 810
730 REM 画像のbias点(C,D)を左クリックで求め、BIAS*.DATに出力する。
740 OPEN "C:\BASIC1\RUN\BIAS1.DAT" FOR OUTPUT AS #3
750 ON MOUSE(2) GOSUB *M2
760 MOUSE (2) ON
770 DO:AA=AA:LOOP
780 *M2
790 C=MOUSE(4,1):D=MOUSE(5,1)
800 WRITE #3,C,D
801 PSET (C,D),4
802 PSET (C+1,D),4
803 PSET (C+2,D),4
804 PSET (C-1,D),4
805 PSET (C-2,D),4
806 PSET (C,D+1),4
807 PSET (C,D+2),4
808 PSET (C,D-1),4
809 PSET (C,D-2),4
810 GOSUB 1010
820 CLOSE:LOCATE 0,0:END
830 REM 時刻の色
840 IF T>=0 AND T<TT THEN CC=0:GOTO 1000
850 IF T>=TT AND T<2*TT THEN CC=1:GOTO 1000
860 IF T>=2*TT AND T<3*TT THEN CC=2:GOTO 1000
870 IF T>=3*TT AND T<4*TT THEN CC=3:GOTO 1000
880 IF T>=4*TT AND T<5*TT THEN CC=4:GOTO 1000
890 IF T>=5*TT AND T<6*TT THEN CC=5:GOTO 1000
900 IF T>=6*TT AND T<7*TT THEN CC=6:GOTO 1000
910 IF T>=7*TT AND T<8*TT THEN CC=8:GOTO 1000
920 IF T>=8*TT AND T<9*TT THEN CC=7:GOTO 1000
930 IF T>=9*TT AND T<10*TT THEN CC=9:GOTO 1000
940 IF T>=10*TT AND T<11*TT THEN CC=10:GOTO 1000
950 IF T>=11*TT AND T<12*TT THEN CC=11:GOTO 1000
960 IF T>=12*TT AND T<13*TT THEN CC=12:GOTO 1000
970 IF T>=13*TT AND T<14*TT THEN CC=13:GOTO 1000
980 IF T>=14*TT AND T<15*TT THEN CC=14:GOTO 1000
990 IF T>=15*TT AND T<16*TT THEN CC=15:GOTO 1000
1000 RETURN
1010 REM 時刻の表示
1020 LOCATE V,8:PRINT 0;"<=t<";T1;"→C=0"
1030 LOCATE V,9:PRINT T1;"<=t<";2*T1;"→C=1"
1040 LOCATE V,10:PRINT 2*T1;"<=t<";3*T1;"→C=2"
1050 LOCATE V,11:PRINT 3*T1;"<=t<";4*T1;"→C=3"
1060 LOCATE V,12:PRINT 4*T1;"<=t<";5*T1;"→C=4"
1070 LOCATE V,13:PRINT 5*T1;"<=t<";6*T1;"→C=5"
1080 LOCATE V,14:PRINT 6*T1;"<=t<";7*T1;"→C=6"
1090 LOCATE V,15:PRINT 7*T1;"<=t<";8*T1;"→C=8"
1100 LOCATE V,16:PRINT 8*T1;"<=t<";9*T1;"→C=8"
1110 LOCATE V,17:PRINT 9*T1;"<=t<";10*T1;"→C=9"
1120 LOCATE V,18:PRINT 10*T1;"<=t<";11*T1;"→C=10"
1130 LOCATE V,19:PRINT 11*T1;"<=t<";12*T1;"→C=11"
1140 LOCATE V,20:PRINT 12*T1;"<=t<";13*T1;"→C=12"
1150 LOCATE V,21:PRINT 13*T1;"<=t<";14*T1;"→C=13"
1160 LOCATE V,22:PRINT 14*T1;"<=t<";15*T1;"→C=14"
1170 LOCATE V,23:PRINT 15*T1;"<=t<";TMAX;"→C=15"
1180 RETURN
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2015年12月28日月曜日

665 力学系:関数をf(x)=sin{x^2+tan(3x)}に変えた画像(その2)

画像の関数は、f(x)=sin{x^2+tan(3x)}
の場合、D=300, Tmax=300, H=0.05 として
Lを変化(L=1,2,3,4,5)させた場合の画像を示す。

***
位相平面の各座標の軌跡通過数を m としたとき、

色:C=log(m) mod 16 の場合と
色:C=m mod 16 の場合を比較する。

C=log(m) mod 16 の場合については、
m=e^C だから、、
C=0(黒)ならば m=e^0.5=1
C=1(青)ならば m=e^0.5~1.5=1~4
C=2(赤)ならば m=e^1.5~2.5=4~12
C=3(橙)ならば m=e^2.5~3.5=12~33
C=4(緑)ならば m=e^3.5~4.5=33~90
C=5(青)ならば m=e^4.5~5.5=90~247
C=6(黄)ならば m=e^5.5~6.5=247~665
C=8(灰)ならば m=e^6.5~8.5=665~4915
となる。但し、m=0 の場合は白としている。

C=m mod 16 の場合については、下図の場合は C=m としてよい。

***

Lは表示画像平面の中心点を固定したときの倍率である。
Lを大にするほど、点(x(t),y(t))の軌跡は大となり、従って表示画像範囲内外を、より広く飛び回り且つ
Tmaxは有限のため其の結果として表示座標での m は相対的に小さくなり、画像濃度は減少する。従って、L を大にする即ち画像を拡大した場合、画像の構造は保持されるが濃度の色自体は変化する。

下図は D=100,T=100で、各Lの上図は色:C=log(m) mod 16,下図は色:C=m である。

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・L=1の場合



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・L=2の場合



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・L=3の場合



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・L=4の場合



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・L=5の場合



2015年12月27日日曜日

664 力学系:関数をf(x)=sin{x^2+tan(3x)}に変えた画像(その1)

今迄の画像の関数は、f(x)=sin{x+sin(3x)}だったが此れをf(x)=sin{x^2+sin(3x)}
に変えた画像が下図である。これらの画像の詳細は記事655を参照。

関数以外の画像作成条件、Xs=-6,Xe=6,Ys=6,Ye=6, H=0.05 とし、たのパラメーターは適宜
変えている。

***
以下の画像は今迄の画像同様に、点(x(t),y(t))の軌跡の各座標点の通過回数を
色で表現している。即ち位相平面の各座標の軌跡通過数を m としたとき、

色:C=log(m) mod 16

m=e^C だから、
C=0(黒)ならば m=e^0.5=1
C=1(青)ならば m=e^0.5~1.5=1~4
C=2(赤)ならば m=e^1.5~2.5=4~12
C=3(橙)ならば m=e^2.5~3.5=12~33
C=4(緑)ならば m=e^3.5~4.5=33~90
C=5(青)ならば m=e^4.5~5.5=90~247
C=6(黄)ならば m=e^5.5~6.5=247~665
C=8(灰)ならば m=e^6.5~8.5=665~4915
となる。但し、m=0 の場合は白としている。

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・Tmax=50の場合 , 上図より D=50,100,300




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・Tmax=100の場合  , 上図より D=50,100,300




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・D=50のその他の場合   , 上図より T=300,500