机缘巧合,Kuramoto,同事和反斜杠
Alexa告诉我,偶然的定义是“偶然的偶然或有益的方式发生和发展。”
内容
耀眼的生日
正如我之前提到的那样,来自安娜堡的Indika Rajapakse,来自伯克利的Stephen Smale,我正在研究一个关于自同步振荡器的Kuramoto模型的项目。史蒂夫的生日是上周,Indika组织了一个剧场电话,涉及超过100多个史蒂夫的朋友,祝他“生日快乐”。在庆祝活动期间,我发起了一个私人缩放与另一个史蒂夫,斯蒂芬斯特罗茨从康奈尔举行的私人缩放聊天,他是Kuramoto专家。Strogatz和我决定第二天拥有一对一的缩放视频。
锁定阈值
我的Kuramoto模拟器使用ODE45.解决Kuramoto的方程并调查动态系统的行为。几个月前,我计算了叫做的东西的价值锁定阈值对于一个$n$振荡的系统。这些值就是图中的圆。用$s_n$表示。
“渐近分析
在与Zoom的通话中,斯特罗加茨告诉了我他在2016年与伯特兰·奥托诺-洛夫勒合著的论文,频率均匀间隔的仓本模型.在本文中,他们证明了锁定阈值的渐近行为的令人印象深刻的结果$ N $的函数。
$$ \ gamma_l = \ frac {\ pi} {4} - \ frac {\ pi} {4} n ^ { - 1} + 4 \ zeta( - \ frac {1} {2},\ frac {c_1}{2})n ^ { - 3/2} + o(n ^ { - 2})$$
其中$\zeta(s,q)$是Riemann zeta函数的Hurwitz泛化,$C_1$是由David Bailey, Jon Borwein和Richard Crandall in分析的QRS常数实验数学中的一篇论文。
嗯,我被震撼了。那个$\pi$是从哪里来的?幂$n^{-3/2}$是怎么来的?什么是Hurwitz zeta函数和QRS常数?这些问题我一个也答不上来。
数据符合
insunted,我尝试用表单的函数拟合我计算的值$ s_n $
$$ s_n \ inflicat \ frac {\ pi} {4} - \ frac {\ pi} {4} n ^ { - 1} + c n ^ { - 3/2} $$
我发现C = 0.3185以及绘图中产生的蓝线。这是一个美丽的契合。我很兴奋。
意外的惊喜
现在是意外发现的部分。原来我已经知道了戴夫·贝利许久。他对高性能计算作出了许多贡献,包括古老的NAS基准。我在1993年的会议上,当他和彼得·彼得·彼得·彼得(Jon和Peter)收到了Chauvenet奖,即致力于宣传如何计算$ \ PI $的亿位数。在那次会议上,Borwein告诉我了连续六个9大约在$\pi$的小数展开项中的780位置。
我也认识理查德·克兰德尔。他是俄勒冈州波特兰市里德学院的教授。他和史蒂夫·乔布斯有很长一段关系,可以追溯到70年代乔布斯在里德学院(Reed)读书时。事实上,克兰德尔曾为我做过一份暑期工作,当时我在俄勒冈州比弗顿的Intel Hypercube公司工作。
渐近
在完成曲线拟合后,我回到仓本,更仔细地阅读了斯特罗加茨的论文。这是一种巧妙而详细的分析,涉及到和收敛于积分。在最后一页,我找到了渐近级数中$n^{-3/2}$项的系数的近似数值0.3735。这就导致了我的图中的绿色x,它们非常接近圆圈中的值,因为这个系列的目的是作为$n \rightarrow \infty$应用,并且我从$n = 2$开始计算它。
反斜杠
我是怎么计算系数c =。3125的?让年代为计算锁定阈值的29 × 1 MATLAB列向量。
s = kuramoto_locking_thresholds;
让n是相应振子数的列向量。
n =(2)”;
然后
T = /4*(1 - 1 /n);
是渐近级数的前两项。也让
p = n。^ (3/2);
我想找到标量c这t + c * p是接近吗年代越好。这是一个29个线性方程组的超定方程组,只有一个未知数。
$$ \ texttt {p * c} \ attum \ texttt {s-t} $$
你如何用matlab“解决”这样的等式?最小二乘解决方案由反斜杠计算。
c = p \(s-t)
C = 0.3185.
这是图中蓝色的线。
fit = t + c * p;
注释
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