Gewone differentiaalvergelijkingen: Bifurcaties
Bistabiliteit en hysterese
We bekijken de differentiaalvergelijking
De parameter verschuift de derdegraads veelterm naar boven of naar beneden. Bij deze translatie blijven er drie nulpunten behouden zolang .
Als , dan
Als , dan
Dit impliceert dat de twee bifurcaties en zadelknoopbifurcaties zijn.
Bij een grotere translatie blijft er nog maar één nulpunt voor de veelterm over en dit levert een aantrekkend evenwicht op.
We bekijken nu wat er gebeurt als we starten met in het evenwicht en vervolgens de parameterwaarde een beetje ophogen en wachten tot een nieuw evenwicht zich heeft ingesteld. Bij oplopende blijft eerst in de buurt van de onderste tak van de stabiele evenwichten; de oplossing gaat na verloop van tijd naar een nieuw evenwicht in de buurt langs de tak in het bifurcatiediagram waar we op zitten. Dit gaat zo door totdat we bij op een zadelknoopbifurcatie uitkomen; zodra iets groter dan wordt, dan loopt de oplossing naar het stabiele evenwicht in de bovenste tak van de stabiele evenwichten. Wanneer we nu de parameterwaarde weer laten zakken tot blijft in de buurt van de bovenste tak van de stabiele evenwichten en komen we bij uit op het evenwicht . De parameterwaarde is op zijn oorspronkelijke waarde teruggekomen, maar het evenwicht niet! Dit fenomeen van gebrek aan omkeerbaarheid heet hysterese. Het is in onderstaande figuur gevisualiseerd.