Gewone differentiaalvergelijkingen: Asymptotiek en stabiliteit
Stabiliteit
Veel voorkomend gedrag van een oplossing van een differentiaalvergelijking is dat deze een constante waarde nadert. De constante waarde is zelf ook een bijzondere oplossing, namelijk een evenwicht. We hebben al kort gekeken naar het gedrag van oplossing bij de logistische differentiaalvergelijking. Laten we hier als voorbeeld kijken naar de volgende differentiaalvergelijking van begrensde exponentiële groei:
Het algemene geval is niet veel moeilijker. We bekijken dan de differentiaalvergelijking
Natuurlijk kun je ook de eisen over positiviteit van en loslaten.
Stabiliteit en asymptotiek van begrensde exponentiële groei We bekijken dan de differentiaalvergelijking
Als , dan nadert een oplossing van de differentiaalvergelijking altijd voor grote waarden van . Met andere woorden, er is dan sprake van een aantrekkend evenwicht. We spreken ook wel van een stabiel evenwicht.
Als , dan wijkt elke oplossing van de differentiaalvergelijking ongelijk aan het evenwicht steeds meer van af voor grote waarden van . Met andere woorden, er is dan sprake van een afstotend evenwicht. We spreken ook wel van een instabiel evenwicht.
Voorbeeld van een semistabiel evenwicht Behalve een stabiel of instabiel evenwicht, is er nog een derde variant, namelijk een semistabiel evenwicht, ook wel een half-stabiel evenwicht genoemd. In dit geval hangt het gedrag van een oplossing af van waar de oplossing zich bevindt ten opzichte van het evenwicht. De eerder bekeken GDV met exploderende oplossingen
Er is sprake van een evenwicht als . De algemene oplossing is een rationale functie van de vorm