On global linearization of planar involutions

Let phi: a"e(2) -> a"e(2) be an orientation-preserving C (1) involution such that phi(0) = 0. Let Spc(phi) = {Eigenvalues of D phi(p) | p a a"e(2)}. We prove that if Spc(phi) aS, a"e or Spc(phi) a (c) [1, 1 + epsilon) = a... for some epsilon > 0, then phi is globally C (1) conjugate to the linear involution D phi(0) via the conjugacy h = (I + D phi(0)phi)/2,where I: a"e(2) -> a"e(2) is the identity map. Similarly, we prove that if phi is an orientation-reversing C (1) involution such that phi(0) = 0 and Trace (D phi(0)D phi(p) > - 1 for all p a a"e(2), then phi is globally C (1) conjugate to the linear involution D phi(0) via the conjugacy h. Finally, we show that h may fail to be a global linearization of phi if the above conditions are not fulfilled.

Non-hyperbolic boundary equilibrium bifurcations in planar Filippov systems: a case study approach

Boundary equilibrium bifurcations in piecewise smooth discontinuous systems are characterized by the collision of an equilibrium point with the discontinuity surface. Generically, these bifurcations are of codimension one, but there are scenarios where the phenomenon can be of higher codimension. Here, the possible collision of a non-hyperbolic equilibrium with the boundary in a two-parameter framework and the nonlinear phenomena associated with such collision are considered. By dealing with planar discontinuous (Filippov) systems, some of such phenomena are pointed out through specific representative cases. A methodology for obtaining the corresponding bi-parametric bifurcation sets is developed.

Measure Fields for Function Approximation

The computation of a piecewise smooth function that approximates a finite set of data points may be decomposed into two decoupled tasks: first, the computation of the locally smooth models, and hence, the segmentation of the data into classes that consist on the sets of points best approximated by each model, and second, the computation of the normalized discriminant functions for each induced class. The approximating function may then be computed as the optimal estimator with respect to this measure field. We give an efficient procedure for effecting both computations, and for the determination of the optimal number of components.

EQUIVARIANT PATH FIELDS ON TOPOLOGICAL MANIFOLDS

A classical theorem of H. Hopf asserts that a closed connected smooth manifold admits a nowhere vanishing vector field if and only if its Euler characteristic is zero. R. Brown generalized Hopf`s result to topological manifolds, replacing vector fields with path fields. In this note, we give an equivariant analog of Brown`s theorem for locally smooth G-manifolds where G is a finite group.

Regularization and singular perturbation techniques for non-smooth systems

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Estudo de ciclos limites em sistemas diferenciais lineares por partes

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Piecewise Linear Systems with Closed Sliding Poly-Trajectories

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Piecewise Bounded Quadratic Systems in the Plane

In this paper we study the sliding mode of piecewise bounded quadratic systems in the plane given by a non-smooth vector field Z=(X,Y). Analyzing the singular, crossing and sliding sets, we get the conditions which ensure that any solution, including the sliding one, is bounded.

On the number of limit cycles in discontinuous piecewise linear differential systems with two pieces separated by a straight line

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Measurements of solar vector magnetic fields : proceedings of the MSFC workshop /

Includes bibliographies.

Inverse Problems for multiple invariant curves

Planar polynomial vector fields which admit invariant algebraic curves, Darboux integrating factors or Darboux first integrals are of special interest. In the present paper we solve the inverse problem for invariant algebraic curves with a given multiplicity and for integrating factors, under generic assumptions regarding the (multiple) invariant algebraic curves involved. In particular we prove, in this generic scenario, that the existence of a Darboux integrating factor implies Darboux integrability. Furthermore we construct examples where the genericity assumption does not hold and indicate that the situation is different for these.

Inverse problems for invariant algebraic curves: explicit computations

Given an algebraic curve in the complex affine plane, we describe how to determine all planar polynomial vector fields which leave this curve invariant. If all (finite) singular points of the curve are nondegenerate, we give an explicit expression for these vector fields. In the general setting we provide an algorithmic approach, and as an alternative we discuss sigma processes.

Full instability behavior of N-dimensional dynamical systems with a one-directional nonlinear vector field

We show how certain N-dimensional dynamical systems are able to exploit the full instability capabilities of their fixed points to do Hopf bifurcations and how such a behavior produces complex time evolutions based on the nonlinear combination of the oscillation modes that emerged from these bifurcations. For really different oscillation frequencies, the evolutions describe robust wave form structures, usually periodic, in which selfsimilarity with respect to both the time scale and system dimension is clearly appreciated. For closer frequencies, the evolution signals usually appear irregular but are still based on the repetition of complex wave form structures. The study is developed by considering vector fields with a scalar-valued nonlinear function of a single variable that is a linear combination of the N dynamical variables. In this case, the linear stability analysis can be used to design N-dimensional systems in which the fixed points of a saddle-node pair experience up to N21 Hopf bifurcations with preselected oscillation frequencies. The secondary processes occurring in the phase region where the variety of limit cycles appear may be rather complex and difficult to characterize, but they produce the nonlinear mixing of oscillation modes with relatively generic features

Reliable Solid Modelling Using Subdivision Surfaces

Les surfaces de subdivision fournissent une méthode alternative prometteuse dans la modélisation géométrique, et ont des avantages sur la représentation classique de trimmed-NURBS, en particulier dans la modélisation de surfaces lisses par morceaux. Dans ce mémoire, nous considérons le problème des opérations géométriques sur les surfaces de subdivision, avec l'exigence stricte de forme topologique correcte. Puisque ce problème peut être mal conditionné, nous proposons une approche pour la gestion de l'incertitude qui existe dans le calcul géométrique. Nous exigeons l'exactitude des informations topologiques lorsque l'on considère la nature de robustesse du problème des opérations géométriques sur les modèles de solides, et il devient clair que le problème peut être mal conditionné en présence de l'incertitude qui est omniprésente dans les données. Nous proposons donc une approche interactive de gestion de l'incertitude des opérations géométriques, dans le cadre d'un calcul basé sur la norme IEEE arithmétique et la modélisation en surfaces de subdivision. Un algorithme pour le problème planar-cut est alors présenté qui a comme but de satisfaire à l'exigence topologique mentionnée ci-dessus.

Analyse de groupe d’un modèle de la plasticité idéale planaire et sur les solutions en termes d’invariants de Riemann pour les systèmes quasilinéaires du premier ordre

Les objets d’étude de cette thèse sont les systèmes d’équations quasilinéaires du premier ordre. Dans une première partie, on fait une analyse du point de vue du groupe de Lie classique des symétries ponctuelles d’un modèle de la plasticité idéale. Les écoulements planaires dans les cas stationnaire et non-stationnaire sont étudiés. Deux nouveaux champs de vecteurs ont été obtenus, complétant ainsi l’algèbre de Lie du cas stationnaire dont les sous-algèbres sont classifiées en classes de conjugaison sous l’action du groupe. Dans le cas non-stationnaire, une classification des algèbres de Lie admissibles selon la force choisie est effectuée. Pour chaque type de force, les champs de vecteurs sont présentés. L’algèbre ayant la dimension la plus élevée possible a été obtenues en considérant les forces monogéniques et elle a été classifiée en classes de conjugaison. La méthode de réduction par symétrie est appliquée pour obtenir des solutions explicites et implicites de plusieurs types parmi lesquelles certaines s’expriment en termes d’une ou deux fonctions arbitraires d’une variable et d’autres en termes de fonctions elliptiques de Jacobi. Plusieurs solutions sont interprétées physiquement pour en déduire la forme de filières d’extrusion réalisables. Dans la seconde partie, on s’intéresse aux solutions s’exprimant en fonction d’invariants de Riemann pour les systèmes quasilinéaires du premier ordre. La méthode des caractéristiques généralisées ainsi qu’une méthode basée sur les symétries conditionnelles pour les invariants de Riemann sont étendues pour être applicables à des systèmes dans leurs régions elliptiques. Leur applicabilité est démontrée par des exemples de la plasticité idéale non-stationnaire pour un flot irrotationnel ainsi que les équations de la mécanique des fluides. Une nouvelle approche basée sur l’introduction de matrices de rotation satisfaisant certaines conditions algébriques est développée. Elle est applicable directement à des systèmes non-homogènes et non-autonomes sans avoir besoin de transformations préalables. Son efficacité est illustrée par des exemples comprenant un système qui régit l’interaction non-linéaire d’ondes et de particules. La solution générale est construite de façon explicite.