クモの巣図法

クモの巣図法のアニメーション

クモの巣図法（クモのすずほう）とは、一次元離散力学系の振る舞いをグラフを用いて図式的に表す手法。英語ではcobweb diagram や web diagram、cobweb plot などと呼ばれる。

手順

ある差分方程式 x_n+1 = f(x_n) 、初期値 x₀ が与えられるとき、まず、縦軸を x_n+1、横軸をx_n としたグラフ上で、f(x_n) の曲線を描く。次に、傾き1の45°の線、すなわち x_n+1 = x_nの線を曲線に重ねて描く。その後、次のような手順を繰り返す。

1. 横軸 x₀ の点から曲線 f に突き当たるまで垂直に直線を引く。垂直直線が突き当たる曲線上の点の座標は (x₁, x₀) となる。
2. 点 (x₁, x₀) から、今度は水平に直線を、傾き1の線に突き当たるまで引く。水平直線と傾き1の線が交わる点は (x₁, x₁) となる。
3. 点 (x₁, x₁) から、曲線 f に突き当たるまで垂直に直線を引く。交わる点は (x₂, x₁) となる。
4. 点 (x₂, x₁) から、傾き1の線に突き当たるまで水平に直線を引く。交わる点は (x₂, x₂) となる。
5. あとは 3 ⇒ 4 ⇒ 3 ⇒ 4...の順で、手順3, 4を交互に繰り返す。

出来上がる図は、曲線と45°の線の間に線が張り巡らされたような図となっており、このことからクモの巣図法と呼ばれる。行っていること自体は、解の挙動 x₁, x₂, x₃, x₄,...を順に計算していることと同じである。 しかし、クモの巣図法を用いることで、解の挙動が一目でわかる全体像が得られる利点がある。

参考文献

• K.T.アリグッド, T.D.サウアー, J.A.ヨーク、シュプリンガー・ジャパン（編）、津田一郎（監訳）、星野高志・阿部巨仁・黒田拓・松本和宏（訳）、2012、『カオス　第1巻　力学系入門』、丸善出版 ISBN 978-4-621-06223-4
• ジェームス・D・マレー、三村昌泰（総監修）、瀬野裕美・河内一樹・中口悦史・三浦岳（監修）、勝瀬一登・吉田雄紀・青木修一郎・宮嶋望・半田剛久・山下博司（訳）、2014、『マレー数理生物学入門』初版、丸善出版 ISBN 978-4-621-08674-2
• Steven H. Strogatz、田中久陽・中尾裕也・千葉逸人（訳）、2015、『ストロガッツ　非線形ダイナミクスとカオス―数学的基礎から物理・生物・化学・工学への応用まで』、丸善出版 ISBN 978-4-621-08580-6
• Morris W. Hirsch; Stephen Smale; Robert L. Devaney、桐木紳・三波篤朗・谷川清隆・辻井正人（訳）、2007、『力学系入門　原著第2版―微分方程式からカオスまで』初版、共立出版 ISBN 978-4-320-01847-1

外部リンク

• Weisstein, Eric W. "Web Diagram". mathworld.wolfram.com (英語).