§ 2. Условия устойчивости и неустойчивости неподвижной точки точечного отображения.
I. Неподвижная точка
точечного отображения
устойчива, если
и неустойчива, если
Если
то вопрос об устойчивости неподвижной точки определяется высшими производными.
Рассмотрим так называемую диаграмму Ламерея: именно, рассмотрим вспомогательную плоскость
на ней график функции
и биссектрису
(рис. 60). Точки пересечения кривой
с биссектрисой
очевидно, соответствуют неподвижным точкам точечного отображения
Рис. 60
Условия
геометрически означают тот или другой характер пересечения кривой
с биссектрисой
в неподвижной точке
Если
то это означает, что кривая
касается биссектрисы в точке
(рис. 61 и 62).
II. Пусть
Тогда неподвижная точка изолирована, т. е. существует такое
что при всех
кроме
точечного отображения
нет больше неподвижных точек и при этом:
а) если к нечетное, то в случае
неподвижная точка
устойчива, а в случае
неустойчива;
б) если к четное, то неподвижная точка полуустойчива, т. е. в зависимости от знака
при
достаточно близком к
точки
стремятся
к
а при
уходят от
иначе, к
стремятся последовательные «предыдущие» точки).
III. Если
при всех k, то все точки
также являются неподвижными. В этом случае
и точечным отображением является
Отметим, что для построения на диаграмме Ламерея последовательных последующих даннойточки:
нужно построить так называемую лесенку Ламерея, в построении которой нетрудно разобраться (см. рис. 60 и 61).
Рис. 61
Рис. 62
В дальнейшем мы будем также часто пользоваться вспомогательной функцией
Очевидно, если
то
соответствует неподвижной точке и при этом устойчивой, если
и неустойчивой, если