Стійкість за Ляпуновим
Вводячи визначення стійкості за Лагранжем та Пуассоном, ми говорили про властивості однієї, окремо взятої траєкторії. Поняття стійкості за Ляпуновим характеризує траєкторію з погляду поведінки сусідніх траєкторій, що розташовуються в її околі.
Припустимо, що динамічна система при старті з початкової точки
породжує траєкторію
. Розглянемо іншу траєкторію тієї ж системи
стартова точка якої
близька до
Якщо обидві траєкторії залишаються близькими в будь-який наступний момент часу, то траєкторія
називається стійкої за Ляпуновим.
Говорячи більш формально, траєкторія стійка, якщо для кожного, як завгодно малого додатнього числа
існує таке
що для будь-якої точки старту з
- околиці точки
, тобто при
маємо для всіх
.
Більш сильна властивість – асимптотична стійкість. Траєкторія асимптотично стійка, якщо для кожного, як завгодно малого
існує таке
, що при
маємо для всіх
.
Коли говорять просто про стійку траєкторію, то в більшості випадків мають на увазі стійкість за Ляпуновим.
а б в
Рис. 2. Якісна ілюстрація стійкості за Лагранжем (а) (траєкторія залишається в замкнутій області, за Пуассоном (б) (траєкторія багаторазово повертається в - околицю стартової точки) і за Ляпуновим (в) (двох близькі на старті траєкторії залишаються близькими завжди)
Має місце теорема:
Теорема. Якщо неперіодична траєкторія стійка за Пуассоном та Ляпуновим, то вона квазіперіодична.