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金融代写|金融工程作业代写Financial Engineering代考|Characteristics of the Dynamics of Nonlinear Systems
Main features characterizing the stability of nonlinear dynamical systems are defined as follows [121, 274]:
- Finite escape time: It is the finite time within which the state-vector of the nonlinear system converges to infinity.
- Multiple isolated equilibria: A linear system can have only one equilibrium to which converges the state vector of the system in steady-state. A nonlinear system can have more than one isolated equilibria (fixed points). Depending on the initial state of the system, in steady-state the state vector of the system can converge to one of these equilibria.
- Limit cycles: For a linear system to exhibit oscillations it must have eigenvalues on the imaginary axis. The amplitude of the oscillations depends on initial conditions. In nonlinear systems one may have oscillations of constant amplitude and frequency, which do not depend on initial conditions. This type of oscillations is known as limit cycles.
- Sub-harmonic, harmonic and almost periodic oscillations: A stable linear system under periodic input produces an output of the same frequency. A nonlinear system,
under periodic excitation can generate oscillations with frequencies which are several times smaller (subharmonic) or multiples of the frequency of the input (harmonic). It may also generate almost periodic oscillations with frequencies which are not necessarily multiples of a basis frequency (almost periodic oscillations).
- Chaos: A nonlinear system in steady-state can exhibit a behavior which is not characterized as equilibrium, periodic oscillation or almost periodic oscillation. This behavior is characterized as chaos. As time advances the behavior of the system changes in a random-like manner, and this depends on the initial conditions. Although the dynamic system is deterministic it exhibits randomness in the way it evolves in time.
- Multiple modes of behavior: It is possible the same dynamical system to exhibit simultaneously more than one of the aforementioned characteristics (1)-(5). Thus, a system without external excitation may exhibit simultaneously more than one limit cycles. A system receiving a periodic external input may exhibit harmonic or subharmonic oscillations, or an even more complex behavior in steady state which depends on the amplitude and frequency of the excitation.
金融代写|金融工程作业代写Financial Engineering代考|Computation of Isoclines
An autonomous second order system is described by two differential equations of the form
$$
\begin{aligned}
&\dot{x}{1}=f{1}\left(x_{1}, x_{2}\right) \
&\dot{x}{2}=f{2}\left(x_{1}, x_{2}\right)
\end{aligned}
$$
The method of the isoclines consists of computing the slope (ratio) between $f_{2}$ and $f_{1}$ for every point of the trajectory of the state vector $\left(x_{1}, x_{2}\right)$.
$$
s(x)=\frac{f_{2}\left(x_{1}, x_{2}\right)}{f_{1}\left(x_{1}, x_{2}\right)}
$$
The case $s(x)=c$ describes a curve in the $x_{1}-x_{2}$ plane along which the trajectories $\dot{x}{1}=f{1}\left(x_{1}, x_{2}\right)$ and $\dot{x}{2}=f{2}\left(x_{1}, x_{2}\right)$ have a constant slope.
The curve $s(x)=c$ is drawn in the $x_{1}-x_{2}$ plane and along this curve one also draws small linear segments of length $c$. The curve $s(x)=c$ is known as isocline. The direction of these small linear segments is according to the sign of the ratio $f_{2}\left(x_{1}, x_{2}\right) / f_{1}\left(x_{1}, x_{2}\right)$
Example 1:
The following simplified nonlinear dynamical system is considered
$$
\begin{gathered}
\dot{x}{1}=x{2} \
\dot{x}{2}=-\sin \left(x{1}\right)
\end{gathered}
$$
金融工程代写
金融代写|金融工程作业代写Financial Engineering代考|Characteristics of the Dynamics of Nonlinear Systems
表征非线性动力系统稳定性的主要特征定义如下 [121, 274]：
- 有限逃逸时间：这是非线性系统的状态向量收敛到无穷大的有限时间。
- 多重孤立平衡：一个线性系统只能有一个平衡点，系统在稳态时的状态向量会收敛到该平衡点。一个非线性系统可以有多个孤立的平衡点（固定点）。根据系统的初始状态，在稳态下，系统的状态向量可以收敛到这些平衡之一。
- 极限环：对于表现出振荡的线性系统，它必须在虚轴上具有特征值。振荡幅度取决于初始条件。在非线性系统中，可能会有恒定幅度和频率的振荡，它不依赖于初始条件。这种类型的振荡称为极限环。
- 次谐波、谐波和几乎周期性的振荡：周期性输入下的稳定线性系统会产生相同频率的输出。非线性系统，
在周期性激励下会产生频率比输入频率小几倍（次谐波）或多倍（谐波）的振荡。它还可能产生几乎周期性的振荡，其频率不一定是基频的倍数（几乎周期性振荡）。
- 混沌：稳态的非线性系统可以表现出不具有平衡、周期性振荡或几乎周期性振荡的特性。这种行为的特点是混乱。随着时间的推移，系统的行为会以类似随机的方式发生变化，这取决于初始条件。尽管动态系统是确定性的，但它在时间演化的方式上表现出随机性。
- 多种行为模式：同一动力系统可能同时表现出上述特征 (1)-(5) 中的一个以上。因此，没有外部激励的系统可能同时表现出多个极限环。接收周期性外部输入的系统可能会表现出谐波或次谐波振荡，或者在稳态下表现出更复杂的行为，这取决于激励的幅度和频率。
金融代写|金融工程作业代写Financial Engineering代考|Computation of Isoclines
自治二阶系统由以下形式的两个微分方程描述
$$
\dot{x} 1=f 1\left(x_{1}, x_{2}\right) \quad \dot{x} 2=f 2\left(x_{1}, x_{2}\right)
$$
等倾线的方法包括计算之间的斜率 (比率) $f_{2}$ 和 $f_{1}$ 对于状态向量轨迹的每个点 $\left(x_{1}, x_{2}\right)$.
$$
s(x)=\frac{f_{2}\left(x_{1}, x_{2}\right)}{f_{1}\left(x_{1}, x_{2}\right)}
$$
案子 $s(x)=c$ 描述了一条曲线 $x_{1}-x_{2}$ 轨迹所沿的平面 $\dot{x} 1=f 1\left(x_{1}, x_{2}\right)$ 和 $\dot{x} 2=f 2\left(x_{1}, x_{2}\right)$ 有一个恒定的 斜率。
曲线 $s(x)=c$ 被绘制在 $x_{1}-x_{2}$ 平面并且沿着这条曲线，还可以绘制长度的小线性段 $c$. 曲线 $s(x)=c$ 被称为等倾。这些小的线性段的方向是根据比率的符号 $f_{2}\left(x_{1}, x_{2}\right) / f_{1}\left(x_{1}, x_{2}\right)$
示例 1:
考虑以下简化的非线性动力系统
$$
\dot{x} 1=x 2 \dot{x} 2=-\sin (x 1)
$$
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金融工程代写
金融工程是使用数学技术来解决金融问题。金融工程使用计算机科学、统计学、经济学和应用数学领域的工具和知识来解决当前的金融问题，以及设计新的和创新的金融产品。
非参数统计代写
非参数统计指的是一种统计方法，其中不假设数据来自于由少数参数决定的规定模型；这种模型的例子包括正态分布模型和线性回归模型。
广义线性模型代考
广义线性模型（GLM）归属统计学领域，是一种应用灵活的线性回归模型。该模型允许因变量的偏差分布有除了正态分布之外的其它分布。
术语 广义线性模型（GLM）通常是指给定连续和/或分类预测因素的连续响应变量的常规线性回归模型。它包括多元线性回归，以及方差分析和方差分析（仅含固定效应）。
有限元方法代写
有限元方法（FEM）是一种流行的方法，用于数值解决工程和数学建模中出现的微分方程。典型的问题领域包括结构分析、传热、流体流动、质量运输和电磁势等传统领域。
有限元是一种通用的数值方法，用于解决两个或三个空间变量的偏微分方程（即一些边界值问题）。为了解决一个问题，有限元将一个大系统细分为更小、更简单的部分，称为有限元。这是通过在空间维度上的特定空间离散化来实现的，它是通过构建对象的网格来实现的：用于求解的数值域，它有有限数量的点。边界值问题的有限元方法表述最终导致一个代数方程组。该方法在域上对未知函数进行逼近。[1] 然后将模拟这些有限元的简单方程组合成一个更大的方程系统，以模拟整个问题。然后，有限元通过变化微积分使相关的误差函数最小化来逼近一个解决方案。
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随机分析代写
随机微积分是数学的一个分支，对随机过程进行操作。它允许为随机过程的积分定义一个关于随机过程的一致的积分理论。这个领域是由日本数学家伊藤清在第二次世界大战期间创建并开始的。
时间序列分析代写
随机过程，是依赖于参数的一组随机变量的全体，参数通常是时间。 随机变量是随机现象的数量表现，其时间序列是一组按照时间发生先后顺序进行排列的数据点序列。通常一组时间序列的时间间隔为一恒定值（如1秒，5分钟，12小时，7天，1年），因此时间序列可以作为离散时间数据进行分析处理。研究时间序列数据的意义在于现实中，往往需要研究某个事物其随时间发展变化的规律。这就需要通过研究该事物过去发展的历史记录，以得到其自身发展的规律。
回归分析代写
多元回归分析渐进（Multiple Regression Analysis Asymptotics）属于计量经济学领域，主要是一种数学上的统计分析方法，可以分析复杂情况下各影响因素的数学关系，在自然科学、社会和经济学等多个领域内应用广泛。
MATLAB代写
MATLAB 是一种用于技术计算的高性能语言。它将计算、可视化和编程集成在一个易于使用的环境中，其中问题和解决方案以熟悉的数学符号表示。典型用途包括：数学和计算算法开发建模、仿真和原型制作数据分析、探索和可视化科学和工程图形应用程序开发，包括图形用户界面构建MATLAB 是一个交互式系统，其基本数据元素是一个不需要维度的数组。这使您可以解决许多技术计算问题，尤其是那些具有矩阵和向量公式的问题，而只需用 C 或 Fortran 等标量非交互式语言编写程序所需的时间的一小部分。MATLAB 名称代表矩阵实验室。MATLAB 最初的编写目的是提供对由 LINPACK 和 EISPACK 项目开发的矩阵软件的轻松访问，这两个项目共同代表了矩阵计算软件的最新技术。MATLAB 经过多年的发展，得到了许多用户的投入。在大学环境中，它是数学、工程和科学入门和高级课程的标准教学工具。在工业领域，MATLAB 是高效研究、开发和分析的首选工具。MATLAB 具有一系列称为工具箱的特定于应用程序的解决方案。对于大多数 MATLAB 用户来说非常重要，工具箱允许您学习和应用专业技术。工具箱是 MATLAB 函数（M 文件）的综合集合，可扩展 MATLAB 环境以解决特定类别的问题。可用工具箱的领域包括信号处理、控制系统、神经网络、模糊逻辑、小波、仿真等。