1. 非線形振動論入門 |
1.1 微分方程式と力学系 2 |
1.1.1 簡単な微分方程式の例 2 |
1.1.2 連立一階微分方程式 3 |
1.1.3 簡単な力学系 4 |
1.1.4 非線形振動 8 |
1.2 平衡点と微小変位論 14 |
1.2.1 線形微分方程式と作用素の指数関数 14 |
1.2.2 指数行列の性質 20 |
1.2.3 二次元微分方程式の分類 21 |
1.2.4 非同次方程式 24 |
1.2.5 平衡点の安定性 25 |
1.3 リミットサイクル,ポアンカレ写像,離散力学系 30 |
1.3.1 ファンデルポール方程式と軌道安定性 30 |
1.3.2 ポアンカレ写像 33 |
1.3.3 非自律系に対するポアンカレ写像 35 |
1.3.4 離散力学系 37 |
1.3.5 線形差分方程式 38 |
1.3.6 離散力学系の平衡点の安定性 39 |
1.3.7 周期係数の線形微分方程式 41 |
1.4 一般の回路の微分方程式 44 |
1.4.1 キルヒホッフの法則とオームの法則 45 |
1.4.2 ブレイトン-モーザーの微分方程式 50 |
1.5 非線形力学系の定性的理論 52 |
1.5.1 ポアンカレ-ベンディクソンの定理 52 |
1.5.2 分岐 55 |
1.6 非線形微分方程式の近似解法 59 |
談話室 聴覚理論と非線形科学 62 |
本章のまとめ 63 |
理解度の確認 64 |
2. 離散系のカオス |
2.1 カオスの定義 66 |
2.2 分岐と記号力学系 68 |
2.2.1 周期倍加分岐 69 |
2.2.2 ベルヌイシフト写像とコイン投げ 73 |
2.2.3 記号力学系 76 |
2.3 二次元のカオス 81 |
2.3.1 エノン写像 82 |
2.3.2 スメイルの馬てい形写像 86 |
2.4 不変測度 89 |
2.4.1 確率論やエルゴード理論の基礎事項 89 |
2.4.2 ペロン-フロベニウス作用素 93 |
2.5 カオスの指標 97 |
2.5.1 リャプノフ指数 97 |
2.5.2 リャプノフスペクトラム 100 |
2.5.3 エントロピー 102 |
2.5.4 次元 104 |
談話室 決定論とランダム性 107 |
本章のまとめ 108 |
理解度の確認 109 |
3. カオスによる情報源 |
3.1 シャノンの通信モデル 112 |
3.2 区分線形マルコフ写像によるマルコフ情報源 113 |
3.3 カオスによるi.i.d.2値系列生成 115 |
3.3.1 区分的単調写像による均等分布性と一定和性 116 |
3.3.2 カオス対称2値系列 118 |
3.3.3 カオス対称2値系列のm次均等分布性 120 |
3.4 ヤコビだ円関数の空間曲線上の力学によるi.i.d.2値系列 121 |
3.4.1 ヤコビ-チェビシェフ有理写像 121 |
3.4.2 ヤコビだ円関数による空間力学系 122 |
談話室 虚数単位・だ円関数と数学史 125 |
3.5 カオスによるストリーム暗号 126 |
3.6 離散カオス暗号システムの問題点 129 |
3.6.1 カオス同期現象に基づく暗号システムとの差異 129 |
3.6.2 SDIC性利用のカオス暗号システムの問題点 131 |
3.7 カオスによる公開鍵暗号系の脆弱性 132 |
3.7.1 コカレフらの公開鍵暗号系 132 |
3.7.2 チェビシェフ多項式の因数分解特性 133 |
3.7.3 因数分解特性による公開鍵の攻撃 134 |
3.8 線形合同法,シフトレジスタ系列 136 |
3.8.1 線形合同法 136 |
3.8.2 シフトレジスタ系列 140 |
3.9 乱数の検定法 143 |
3.10 ペロン-フロベニウス作用素による乱数の理論的検定法 144 |
談話室 モンテカルロ法と独立性 147 |
本章のまとめ 148 |
理解度の確認 150 |
4. カオスと情報通信 |
4.1 マルコフ連鎖で生成されたCDMA拡散符号 152 |
4.1.1 CDMA 152 |
4.1.2 拡散符号の生成と中心極限定理 156 |
4.1.3 符号平均MAIとAIP 158 |
4.2 算術符号と力学系 162 |
4.2.1 Elias符号 162 |
4.2.2 算術符号 165 |
4.3 ベータ写像に基づくA-D,D-A変換器 166 |
4.3.1 シャノンの標本化定理 167 |
4.3.2 β変換 168 |
4.3.3 (β,α)変換 169 |
4.3.4 区間解析によるD-A変換法 170 |
4.3.5 βの特性方程式 171 |
4.3.6 β変換器から生成されるマルコフ連鎖 171 |
談話室 実数とカオス 173 |
本章のまとめ 174 |
理解度の確認 175 |
引用・参考文献 177 |
理解度の確認;解説 186 |
索引 192 |