Sistemas integrables discretos, polinomios matriciales ortogonales y problemas de Riemann-Hilbert

El propósito de esta tesis doctoral es el estudio de la conexión, mediante el problema de Riemann-Hilbert, entre sistemas discretos y la teoría de polinomios matriciales ortogonales. La investigación de los modelos integrables se originó en la Mecánica Clásica, en relación a la resolución de las ecuaciones de Newton [2]. Los trabajos de Liouville, Hamilton, Jacobi y otros sentaron las bases de los sistemas integrables como prototipos modelos resolubles por cuadraturas, v.g., por integración directa [7]. Hay una cantidad importante de investigación dedicada a los aspectos geométricos de los sistemas clásicos integrables y superintegrables [66], [82], especialmente en relación a la separación de variables de la ecuación de Hamilton-Jacobi [75]. Fue la aplicación, en la segunda mitad del siglo pasado, de la transformada espectral inversa para la resolución del problema de Cauchy de la ecuación de Korteweg-de Vries [42, 43] la que marcó el inicio de una nueva etapa en este campo, el del estudio de sistemas integrables con un número infinito de grados de libertad, que generalmente se expresan en términos de jerarquías de ecuaciones no lineales en derivadas parciales. Particularmente reseñable, por su aplicación en la hidrodinámica y en la óptica cuántica, es la aparición de las soluciones a un número de solitones arbitrario. En las últimas tres décadas ha habido un importante interés por el estudio de modelos discretos, v.g., sistemas dinámicos de nidos en un retículo de puntos, y expresados en términos de ecuaciones no lineales en diferencia parciales. Muchas de las técnicas encontradas en el mundo continuo se extendieron a este nuevo contexto discreto. Hay dos razones fundamentales para este interés...

A gradient estimate to a degenerate parabolic equation with a singular absorption term: The global quenching phenomena

We prove global existence of nonnegative solutions to the one dimensional degenerate parabolic problems containing a singular term. We also show the global quenching phenomena for L1 initial datums. Moreover, the free boundary problem is considered in this paper.

Kink stability, propagation, and length-scale competition in the periodically modulated sine-gordon equation

We have examined the dynamical behavior of the kink solutions of the one-dimensional sine-Gordon equation in the presence of a spatially periodic parametric perturbation. Our study clarifies and extends the currently available knowledge on this and related nonlinear problems in four directions. First, we present the results of a numerical simulation program that are not compatible with the existence of a radiative threshold predicted by earlier calculations. Second, we carry out a perturbative calculation that helps interpret those previous predictions, enabling us to understand in depth our numerical results. Third, we apply the collective coordinate formalism to this system and demonstrate numerically that it reproduces accurately the observed kink dynamics. Fourth, we report on the occurrence of length-scale competition in this system and show how it can be understood by means of linear stability analysis. Finally, we conclude by summarizing the general physical framework that arises from our study.

Lump solitons in a higher-order nonlinear equation in 2+1 dimensions

We propose and examine an integrable system of nonlinear equations that generalizes the nonlinear Schrodinger equation to 2 + 1 dimensions. This integrable system of equations is a promising starting point to elaborate more accurate models in nonlinear optics and molecular systems within the continuum limit. The Lax pair for the system is derived after applying the singular manifold method. We also present an iterative procedure to construct the solutions from a seed solution. Solutions with one-, two-, and three-lump solitons are thoroughly discussed.