混沌中的数学

2011-09-09 09:06:36

二:周期

把一个X放到F(X)中迭代,得到一个新的X’=F(X),一般地说,X和X’是不会相同的。但是有时候会有这样的情况,一个X迭代以后,得到的X’,和原来的X是相等的,就是说,X经过迭代以后,并没有变化,新的X’=X,还在原来的位置,这样的X叫做迭代函数F(X)的不动点。

随便想一想就知道:有些迭代函数有不动点,而有些则没有。

但是,[0,1]区间到[0,1]区间的迭代一定有不动点(这一点可以通过微积分中的介值定理证明,由于不动点并非本节重点,因此这里不做证明过程)。

如果从X0开始按照公式Xn=F(Xn-1)迭代,迭代K次以后就回到原来的地方X0,但是迭代次数小于K时都不能回到X0,那么,X0就叫做函数F(X)的周期点,K就是函数F(X)的周期。

我们以周期3为例做详细解释。

Xn=F(Xn-1)是[0,1]区间到[0,1]区间的迭代。假如X0是这个迭代的3周期点,那么,X1=F(X0)≠X0,X2=F(X1)≠X1≠X0,而X3=F(X2)=X0,把这些点画在图中,可以看到:

X0经过一次迭代到X1,X1经过一次迭代到X2,X2经过一次迭代又回到X0,就是说,X0经过三次迭代,又回到原来的地方。

就是因为X0经过三次迭代回到原位,所以X0叫3周期点。

很显然,我们还能够注意到,X1也是3周期点,因为X1同样可以经过三次迭代后回来,同样,X2也是3周期点。所以,周期3的函数,至少有3个3周期点。

现在你明白了,所谓的不动点,实际上就是1周期点。

如果你是一名证券交易参与者,我不知道上面的文章会给你什么启示,对于我来说,产生了如下的感想:

既然价格趋势由迭代产生,那么必然会产生周期,尽管周期可能非常难以琢磨和寻找,但是它的确是存在的,这一点,从那些运用周期理论的交易专家身上或许会得到更多的启发-------他们根本不关注价格变化而是仅仅关注价格周期和时间周期,并因此而取得令人敬佩的交易成绩。

当然,我相信不是每一个使用周期的交易者都是专家,也不是每一个周期交易专家都懂得其中的数学原理-------证券市场的一个特点是:理论不能说明什么,获利才是硬道理。但是有些人号称能够将周期理论做改进,捕捉到市场每天的高低点,每天获利N%,就真的有些哗众取宠,胡说八道了。

可能很多交易者仅仅听说过时间周期,没有听说过价格周期,其实很简单,既然有横向的时间周期,那么就必然有纵向的价格周期,从某个角度讲,价格周期可以理解为在某一时间段内价格的运动范围,但是并不完全相同。

由于周期本身相当虚幻和深奥,这里不做深入探讨,我们会在《杠杆操作法中级------稳定获利》中继续讨论。

三:沙可夫斯基定理和周期倍增分叉现象

苏联数学家沙可夫斯基将所有的自然数按照如下的次序做了排列:

3,5,7,9,11,13,15,17,……………..;

3x2,5x2,7x2,9x2,11x2…………….;

3x22,5x22,7x22,9x22,11x22…………..;

3x23,5x23,7x23,9x23,11x23…………….;

…………………………………

………….26,25,24,23,22,21,20。

这个次序现在被称为沙可夫斯基次序。

对于连续的区间迭代,沙可夫斯基证明了:假设M在沙可夫斯基次序中,排在N的前面,那么,如果有M周期点的话,就一定有N周期点。

这就是沙可夫斯基定理。

根据沙可夫斯基定理我们可以知道,如果一个函数有3周期,由于3在沙可夫斯基次序中处于最前面,那么这个函数就会有任意自然数的周期。

周期倍增分叉现象:

在函数Xn=AXn-1(1-Xn-1),n=1,2,3………….

当中,随着参数A的增大,先是只有周期1的稳定解;当A增大到A1时,周期1的稳定解分叉为2个周期2的稳定解;当A增大到A2时,2个周期2的稳定解又分叉为4个周期4的稳定解…………当A增大到Am时,周期2m-1的稳定解又分叉为2m个周期2m的稳定解…………如此继续。

沙可夫斯基定理和周期倍增分叉现象,在实际的证券交易中也许并没有什么意义,这里着墨,主要是为了介绍“数学对混沌的定义”和菲根鲍姆普适常数。

四:数学对混沌的定义

1975年,华裔数学家李天岩和他的导师在《美国数学月刊》中发表了一篇论文,题目是《PeriodThreeImpliesChaos》-------《周期3意味着混沌》,用数学的方法解释了“混沌(Chaos)”,并且第一次使用了Chaos这个词。

李天岩在论文《PeriodThreeImpliesChaos》中,不仅再次证明了沙可夫斯基定理中“有周期3,就有任意自然数周期”的特例(在此之前,李天岩或许并不知道沙可夫斯基定理,因为沙可夫斯基本人并没有什么名气,也许可以这么说,沙可夫斯基反而是因为李天岩才名扬四海的),而且明确地刻画了“混沌(Chaos)”的数学含义:

设函数F(X)是[0,1]区间到[0,1]区间的连续迭代函数。如果F(X)有如下性质,就说它有混沌现象:

(1)F(X)的周期无上限;

(2)在区间[0,1]中有一个不可数的子集S,使得:

①对于S中任意不同的两点X0和Y0,考虑迭代序列Xn=F(Xn-1)和 Yn=F(Yn-1),n=1,2,3………,当n趋于无穷大的时候,它们之间的距离|Xn-Yn|的上极限大于0,下极限等于0;

②对于X0是S中的一个任意点而Y0是迭代的任意一个周期点,考虑迭代序列Xn=F(Xn)和Yn=F(Yn),n=1,2,3………,当n趋于无穷大时,它们之间的距离|Xn-Yn|的上极限大于0。

对于非数学专业的交易者来说,恐怕会被混沌的数学定义搞得晕头转向,说实话,我也是稀里糊涂的。向前数大约1200字,是我请了9个搞数学的朋友,喝了7次茶才写出来的,不过,这7茶可没有白喝,我虽然没有明白数学对混沌定义的深刻含义,但是我明白了一个非常简单的道理,那就是:

周期3导致了混沌。

如果你想使用一种工具,或者建立一个系统,那么,首先就是要了解这种工具或系统的原理和特性,这是必须的一步。这一步没有坚实的基础,以后所有的都是空中楼阁。

我们在《混沌的启示》一文中,初步介绍了证券市场的结构------分形------一个由五支K线组成的形态,表示市场趋势受到了压力或支持。一个分形实际上,在形成以后,最重要的是3支K线,即后面的3支K线。以向上分形为例,在趋势向上的过程的高点以后,如果仅出现一支K线没有新高,并不能说明什么,市场可能是停顿,也可能是继续前进,但是一旦连续两个周期没有出现新高点,和有高点的那一周期,就形成了一个3周期的结构。这个3周期所形成的结构,就可以理解为周期3-------一个导致混沌的数字。

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