混沌中的數學

2011-09-09 09:06:36

二:週期

把一個X放到F(X)中叠代,得到一個新的X’=F(X),一般地說,X和X’是不會相同的。但是有時候會有這樣的情況,一個X叠代以後,得到的X’,和原來的X是相等的,就是說,X經過叠代以後,並沒有變化,新的X’=X,還在原來的位置,這樣的X叫做叠代函數F(X)的不動點。

隨便想一想就知道:有些叠代函數有不動點,而有些則沒有。

但是,[0,1]區間到[0,1]區間的叠代一定有不動點(這一點可以通過微積分中的介值定理證明,由於不動點並非本節重點,因此這裡不做證明過程)。

如果從X0開始按照公式Xn=F(Xn-1)叠代,叠代K次以後就回到原來的地方X0,但是叠代次數小於K時都不能回到X0,那麼,X0就叫做函數F(X)的週期點,K就是函數F(X)的週期。

我們以週期3為例做詳細解釋。

Xn=F(Xn-1)是[0,1]區間到[0,1]區間的叠代。假如X0是這個叠代的3週期點,那麼,X1=F(X0)≠X0,X2=F(X1)≠X1≠X0,而X3=F(X2)=X0,把這些點畫在圖中,可以看到:

X0經過一次叠代到X1,X1經過一次叠代到X2,X2經過一次叠代又回到X0,就是說,X0經過三次叠代,又回到原來的地方。

就是因為X0經過三次叠代回到原位,所以X0叫3週期點。

很顯然,我們還能夠註意到,X1也是3週期點,因為X1同樣可以經過三次叠代後回來,同樣,X2也是3週期點。所以,週期3的函數,至少有3個3週期點。

現在你明白了,所謂的不動點,實際上就是1週期點。

如果你是一名證券交易參與者,我不知道上面的文章會給你什麼啟示,對於我來說,產生了如下的感想:

既然價格趨勢由叠代產生,那麼必然會產生週期,盡管週期可能非常難以琢磨和尋找,但是它的確是存在的,這一點,從那些運用週期理論的交易專家身上或許會得到更多的啟發-------他們根本不關註價格變化而是僅僅關註價格週期和時間週期,並因此而取得令人敬佩的交易成績。

當然,我相信不是每一個使用週期的交易者都是專家,也不是每一個週期交易專家都懂得其中的數學原理-------證券市場的一個特點是:理論不能說明什麼,獲利才是硬道理。但是有些人號稱能夠將週期理論做改進,捕捉到市場每天的高低點,每天獲利N%,就真的有些嘩衆取寵,胡說八道了。

可能很多交易者僅僅聽說過時間週期,沒有聽說過價格週期,其實很簡單,既然有橫向的時間週期,那麼就必然有縱向的價格週期,從某個角度講,價格週期可以理解為在某一時間段内價格的運動範圍,但是並不完全相同。

由於週期本身相當虛幻和深奧,這裡不做深入探讨,我們會在《槓桿操作法中級------穩定獲利》中繼續讨論。

三:沙可夫斯基定理和週期倍增分叉現象

蘇聯數學家沙可夫斯基將所有的自然數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。

這個次序現在被稱為沙可夫斯基次序。

對於連續的區間叠代,沙可夫斯基證明了:假設M在沙可夫斯基次序中,排在N的前面,那麼,如果有M週期點的話,就一定有N週期點。

這就是沙可夫斯基定理。

根據沙可夫斯基定理我們可以知道,如果一個函數有3週期,由於3在沙可夫斯基次序中處於最前面,那麼這個函數就會有任意自然數的週期。

週期倍增分叉現象:

在函數Xn=AXn-1(1-Xn-1),n=1,2,3………….

當中,隨著參數A的增大,先是只有週期1的穩定解;當A增大到A1時,週期1的穩定解分叉為2個週期2的穩定解;當A增大到A2時,2個週期2的穩定解又分叉為4個週期4的穩定解…………當A增大到Am時,週期2m-1的穩定解又分叉為2m個週期2m的穩定解…………如此繼續。

沙可夫斯基定理和週期倍增分叉現象,在實際的證券交易中也許並沒有什麼意義,這裡著墨,主要是為了介紹“數學對混沌的定義”和菲根鮑姆普適常數。

四:數學對混沌的定義

1975年,華裔數學家李天岩和他的導師在《美國數學月刊》中發表了一篇論文,題目是《PeriodThreeImpliesChaos》-------《週期3意味著混沌》,用數學的方法解釋了“混沌(Chaos)”,並且第一次使用了Chaos這個詞。

李天岩在論文《PeriodThreeImpliesChaos》中,不僅再次證明了沙可夫斯基定理中“有週期3,就有任意自然數週期”的特例(在此之前,李天岩或許並不知道沙可夫斯基定理,因為沙可夫斯基本人並沒有什麼名氣,也許可以這麼說,沙可夫斯基反而是因為李天岩才名揚四海的),而且明確地刻畫了“混沌(Chaos)”的數學含義:

設函數F(X)是[0,1]區間到[0,1]區間的連續叠代函數。如果F(X)有如下性質,就說它有混沌現象:

(1)F(X)的週期無上限;

(2)在區間[0,1]中有一個不可數的子集S,使得:

①對於S中任意不同的兩點X0和Y0,考慮叠代序列Xn=F(Xn-1)和 Yn=F(Yn-1),n=1,2,3………,當n趨於無窮大的時候,它們之間的距離|Xn-Yn|的上極限大於0,下極限等於0;

②對於X0是S中的一個任意點而Y0是叠代的任意一個週期點,考慮叠代序列Xn=F(Xn)和Yn=F(Yn),n=1,2,3………,當n趨於無窮大時,它們之間的距離|Xn-Yn|的上極限大於0。

對於非數學專業的交易者來說,恐怕會被混沌的數學定義搞得暈頭轉向,說實話,我也是稀裡糊塗的。向前數大約1200字,是我請了9個搞數學的朋友,喝了7次茶才寫出來的,不過,這7茶可沒有白喝,我雖然沒有明白數學對混沌定義的深刻含義,但是我明白了一個非常簡單的道理,那就是:

週期3導致了混沌。

如果你想使用一種工具,或者建立一個系統,那麼,首先就是要了解這種工具或系統的原理和特性,這是必須的一步。這一步沒有堅實的基礎,以後所有的都是空中樓閣。

我們在《混沌的啟示》一文中,初步介紹了證券市場的結構------分形------一個由五支K線組成的形態,表示市場趨勢受到了壓力或支持。一個分形實際上,在形成以後,最重要的是3支K線,即後面的3支K線。以向上分形為例,在趨勢向上的過程的高點以後,如果僅出現一支K線沒有新高,並不能說明什麼,市場可能是停頓,也可能是繼續前進,但是一旦連續兩個週期沒有出現新高點,和有高點的那一週期,就形成了一個3週期的結構。這個3週期所形成的結構,就可以理解為週期3-------一個導致混沌的數字。

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