دسترسی نامحدود
برای کاربرانی که ثبت نام کرده اند
برای ارتباط با ما می توانید از طریق شماره موبایل زیر از طریق تماس و پیامک با ما در ارتباط باشید
در صورت عدم پاسخ گویی از طریق پیامک با پشتیبان در ارتباط باشید
برای کاربرانی که ثبت نام کرده اند
درصورت عدم همخوانی توضیحات با کتاب
از ساعت 7 صبح تا 10 شب
ویرایش: [1 ed.]
نویسندگان: George Datseris. Ulrich Parlitz
سری: Undergraduate Lecture Notes in Physics
ISBN (شابک) : 9783030910310, 9783030910327
ناشر: Springer Nature Switzerland
سال نشر: 2022
تعداد صفحات: 236
[243]
زبان: English
فرمت فایل : PDF (درصورت درخواست کاربر به PDF، EPUB یا AZW3 تبدیل می شود)
حجم فایل: 9 Mb
در صورت تبدیل فایل کتاب Nonlinear Dynamics - A Concise Introduction Interlaced with Code به فرمت های PDF، EPUB، AZW3، MOBI و یا DJVU می توانید به پشتیبان اطلاع دهید تا فایل مورد نظر را تبدیل نمایند.
توجه داشته باشید کتاب دینامیک غیر خطی - مقدمه ای مختصر با کد نسخه زبان اصلی می باشد و کتاب ترجمه شده به فارسی نمی باشد. وبسایت اینترنشنال لایبرری ارائه دهنده کتاب های زبان اصلی می باشد و هیچ گونه کتاب ترجمه شده یا نوشته شده به فارسی را ارائه نمی دهد.
این کتاب درسی مختصر و بهروز، مقدمهای در دسترس برای مفاهیم اصلی دینامیک غیرخطی و همچنین کاربردهای موجود و بالقوه آن فراهم میکند. هدف این کتاب، دانشجویان و محققین در تمام زمینههای متنوعی است که پدیدههای غیرخطی در آنها اهمیت دارند. از آنجایی که اکثر وظایف در دینامیک غیرخطی را نمی توان به صورت تحلیلی بررسی کرد، مهارت در استفاده از شبیه سازی های عددی برای تجزیه و تحلیل این پدیده ها بسیار مهم است. بنابراین متن به تفصیل به روشهای محاسباتی مناسب و همچنین شناسایی مشکلات شبیهسازی عددی میپردازد. این شامل چندین قطعه کد اجرایی است که به بسته های نرم افزاری منبع باز جولیا اشاره دارد. هر فصل شامل مجموعهای از تمرینهایی است که دانشآموزان میتوانند با آنها مهارتهای خود را آزمایش کنند و عمیقتر کنند.
This concise and up-to-date textbook provides an accessible introduction to the core concepts of nonlinear dynamics as well as its existing and potential applications. The book is aimed at students and researchers in all the diverse fields in which nonlinear phenomena are important. Since most tasks in nonlinear dynamics cannot be treated analytically, skills in using numerical simulations are crucial for analyzing these phenomena. The text therefore addresses in detail appropriate computational methods as well as identifying the pitfalls of numerical simulations. It includes numerous executable code snippets referring to open source Julia software packages. Each chapter includes a selection of exercises with which students can test and deepen their skills.
Preface In a Nutshell Structure Usage in a Lecture Acknowledgements Contents 1 Dynamical Systems 1.1 What Is a Dynamical System? 1.1.1 Some Example Dynamical Systems 1.1.2 Trajectories, Flows, Uniqueness and Invariance 1.1.3 Notation 1.1.4 Nonlinearity 1.2 Poor Man's Definition of Deterministic Chaos 1.3 Computer Code for Nonlinear Dynamics 1.3.1 Associated Repository: Tutorials, Exercise Data, Apps 1.3.2 A Notorious Trap 1.4 The Jacobian, Linearized Dynamics and Stability 1.5 Dissipation, Attractors, and Conservative Systems 1.5.1 Conserved Quantities 1.6 Poincaré Surface of Section and Poincaré Map 2 Non-chaotic Continuous Dynamics 2.1 Continuous Dynamics in 1D 2.1.1 A Simple Model for Earth's Energy Balance 2.1.2 Preparing the Equations 2.1.3 Graphical Inspection of 1D Systems 2.2 Continuous Dynamics in 2D 2.2.1 Fixed Points in 2D 2.2.2 Self-sustained Oscillations, Limit Cycles and Phases 2.2.3 Finding a Stable Limit Cycle 2.2.4 Nullclines and Excitable Systems 2.3 Poincaré-Bendixon Theorem 2.4 Quasiperiodic Motion 3 Defining and Measuring Chaos 3.1 Sensitive Dependence on Initial Conditions 3.1.1 Largest Lyapunov Exponent 3.1.2 Predictability Horizon 3.2 Fate of State Space Volumes 3.2.1 Evolution of an Infinitesimal Uncertainty Volume 3.2.2 Lyapunov Spectrum 3.2.3 Properties of the Lyapunov Exponents 3.2.4 Essence of Chaos: Stretching and Folding 3.2.5 Distinguishing Chaotic and Regular Evolution 3.3 Localizing Initial Conditions Using Chaos 4 Bifurcations and Routes to Chaos 4.1 Bifurcations 4.1.1 Hysteresis 4.1.2 Local Bifurcations in Continuous Dynamics 4.1.3 Local Bifurcations in Discrete Dynamics 4.1.4 Global Bifurcations 4.2 Numerically Identifying Bifurcations 4.2.1 Orbit Diagrams 4.2.2 Bifurcation Diagrams 4.2.3 Continuation of Bifurcation Curves 4.3 Some Universal Routes to Chaos 4.3.1 Period Doubling 4.3.2 Intermittency 5 Entropy and Fractal Dimension 5.1 Information and Entropy 5.1.1 Information Is Amount of Surprise 5.1.2 Formal Definition of Information and Entropy 5.1.3 Generalized Entropy 5.2 Entropy in the Context of Dynamical Systems 5.2.1 Amplitude Binning (Histogram) 5.2.2 Nearest Neighbor Kernel Estimation 5.3 Fractal Sets in the State Space 5.3.1 Fractals and Fractal Dimension 5.3.2 Chaotic Attractors and Self-similarity 5.3.3 Fractal Basin Boundaries 5.4 Estimating the Fractal Dimension 5.4.1 Why Care About the Fractal Dimension? 5.4.2 Practical Remarks on Estimating the Dimension 5.4.3 Impact of Noise 5.4.4 Lyapunov (Kaplan–Yorke) Dimension 6 Delay Coordinates 6.1 Getting More Out of a Timeseries 6.1.1 Delay Coordinates Embedding 6.1.2 Theory of State Space Reconstruction 6.2 Finding Optimal Delay Reconstruction Parameters 6.2.1 Choosing the Delay Time 6.2.2 Choosing the Embedding Dimension 6.3 Advanced Delay Embedding Techniques 6.3.1 Spike Trains and Other Event-Like Timeseries 6.3.2 Generalized Delay Embedding 6.3.3 Unified Optimal Embedding 6.4 Some Nonlinear Timeseries Analysis Methods 6.4.1 Nearest Neighbor Predictions (Forecasting) 6.4.2 Largest Lyapunov Exponent from a Sampled Trajectory 6.4.3 Permutation Entropy 7 Information Across Timeseries 7.1 Mutual Information 7.2 Transfer Entropy 7.2.1 Practically Computing the Transfer Entropy 7.2.2 Excluding Common Driver 7.3 Dynamic Influence and Causality 7.3.1 Convergent Cross Mapping 7.4 Surrogate Timeseries 7.4.1 A Surrogate Example 8 Billiards, Conservative Systems and Ergodicity 8.1 Dynamical Billiards 8.1.1 Boundary Map 8.1.2 Mean Collision Time 8.1.3 The Circle Billiard (Circle Map) 8.2 Chaotic Conservative Systems 8.2.1 Chaotic Billiards 8.2.2 Mixed State Space 8.2.3 Conservative Route to Chaos: The Condensed Version 8.2.4 Chaotic Scattering 8.3 Ergodicity and Invariant Density 8.3.1 Some Practical Comments on Ergodicity 8.4 Recurrences 8.4.1 Poincaré Recurrence Theorem 8.4.2 Kac's Lemma 8.4.3 Recurrence Quantification Analysis 9 Periodically Forced Oscillators and Synchronization 9.1 Periodically Driven Passive Oscillators 9.1.1 Stroboscopic Maps and Orbit Diagrams 9.2 Synchronization of Periodic Oscillations 9.2.1 Periodically Driven Self-Sustained Oscillators 9.2.2 The Adler Equation for Phase Differences 9.2.3 Coupled Phase Oscillators 9.3 Synchronization of Chaotic Systems 9.3.1 Chaotic Phase Synchronization 9.3.2 Generalized Synchronization of Uni-Directionally Coupled Systems 10 Dynamics on Networks, Power Grids, and Epidemics 10.1 Networks 10.1.1 Basics of Networks and Graph Theory 10.1.2 Typical Network Architectures 10.1.3 Robustness of Networks 10.2 Synchronization in Networks of Oscillators 10.2.1 Networks of Identical Oscillators 10.2.2 Chimera States 10.2.3 Power Grids 10.3 Epidemics on Networks 10.3.1 Compartmental Models for Well-Mixed Populations 10.3.2 Agent Based Modelling of an Epidemic on a Network 11 Pattern Formation and Spatiotemporal Chaos 11.1 Spatiotemporal Systems and Pattern Formation 11.1.1 Reaction Diffusion Systems 11.1.2 Linear Stability Analysis of Spatiotemporal Systems 11.1.3 Pattern Formation in the Brusselator 11.1.4 Numerical Solution of PDEs Using Finite Differences 11.2 Excitable Media and Spiral Waves 11.2.1 The Spatiotemporal Fitzhugh-Nagumo Model 11.2.2 Phase Singularities and Contour Lines 11.3 Spatiotemporal Chaos 11.3.1 Extensive Chaos and Fractal Dimension 11.3.2 Numerical Solution of PDEs in Spectral Space 11.3.3 Chaotic Spiral Waves and Cardiac Arrhythmias 12 Nonlinear Dynamics in Weather and Climate 12.1 Complex Systems, Chaos and Prediction 12.2 Tipping Points in Dynamical Systems 12.2.1 Tipping Mechanisms 12.2.2 Basin Stability and Resilience 12.2.3 Tipping Probabilities 12.3 Nonlinear Dynamics Applications in Climate 12.3.1 Excitable Carbon Cycle and Extinction Events 12.3.2 Climate Attractors 12.3.3 Glaciation Cycles as a Driven Oscillator Problem Appendix A Computing Lyapunov Exponents Appendix B Deriving the Master Stability Function Appendix References Index