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CatastropheTheory(突变论)(3)

时间:2010-01-29  归属:理论地理学

  一个三次方的方程,可能有1个或3个实根。可以指出,具有3个实根的条件为:

  对此,当然包含这样的结果:

  由上述值域所规定的边界为:

  此即图11-21(图略)中所绘出的(u1,u2)平面上的尖点形曲线。

  

  在整个平面内不同位置上的点,被认为是应用在数学上解析的标准方法,对该种类型所获得的结果,并用此去表征不同的(u1,u2)组合下所能形成的x与E之间的关系。在尖点区范围内,很明显地看出有两个最小值和一个最大值;而在尖点区范围之外,仅有一个最小值,而最大值则不分明。为了能够获得表达E为最小值时所形成的表面(x,u1,u2),我们可以陆续扩展到3-D情形下加以讨论。很容易看到,对于尖点区域以外的

  

  最小值,这样其表面必然应当是折叠的,如图11-22(图略)所示。

  在u1,u2平面之中的尖点区域,明显地可被看作是“表面”的折叠部分在u1,u2平面上的投影。

  u1和u2对于系统来说是外加变量,其改变可在u1,u2平面上找到路径。在接近于尖点区域的边界时,发生了一种奇异的现象,指出它是一个临界区域。

  考虑图11-23(图略)(u1,u2)平面上的路径AD,并且对照着图中势函数面的相应曲线。例如在B处,正在进入尖点突变区,但是系统仍然停留于折叠部分的上表面状态;在C处,即将超越尖点突变区,随着u2的继续增加,系统必然跳跃到下表面。而后,行进路径可以重新以直线方式按照图示的方向重演,在F处将发生跳跃,又一次回到上表面。由以上分析,明显地感觉到一种滞后效应的存在。

  以上我们简单地介绍了突变理论的入门知识。作为理论地理学的一种武器,我们很想使用该理论合理地解释地理系统中的跳跃现象。也就是说,我们始终关心在突变理论的引伸中,把地理学所涉及的渐变时间过程与突变时间过程,较好地联系在一起,而后才有可能在更深的层次上统一地刻划地理过程的行为本质。例如利用折叠式突变模型,解释或者应用到人文地理中的设施大小与吸引距离之间的关系问题。当然,除此而外对于自然地理学中的河道分叉问题,水陆变迁问题等,突变论已经有了成功的运用。

  在人文地理学中,购物中心大小的空间分布问题一向是很热烈的讨论课题。为了方便起见,我们也利用该问题作为突变论的解析对象。众所周知,该问题的本质是:假定每单位投资额的盈利,平均而言随着此类设施规模大小的增加而增加;而随着离开该中心距离的加大而减小。对于此类问题的核心考虑是:首先,我们将如何对设施大小的盈利与距离大小的成本之间进行平衡;其次,如何选择更好的解,以便确定一种理想的决策,即是以一个大的设施吸引最远距离处的人呢?还是以许多小的设施去服务平均距离较短的状况呢?

  我们只能在较宏观的分辨率水平上考察该问题,即我们并不过细地区分其空间分配。令W为购物中心的平均大小,C为到达该购物中心的交通费用成本。正如在极端解中所看到的那样,我们所期望的W与C之间的一个函数关系是,C越大则W越大。这里我们将取C作系统的内部状态变量,那么倘若购物中心的规模较小时,则所对应的平均服务距离就小,反之亦然。

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