Steady periodic water waves with constant vorticity: regularity and local bifurcation

This paper studies periodic traveling gravity waves at the free surface of water in a flow of constant vorticity over a flat bed. Using conformal mappings the free-boundary problem is transformed into a quasilinear pseudodifferential equation for a periodic function of one variable. The new formulation leads to a regularity result and, by use of bifurcation theory, to the existence of waves of small amplitude even in the presence of stagnation points in the flow.

On bifurcation of solutions of the Yamabe problem in product manifolds

We study local rigidity and multiplicity of constant scalar curvature metrics in arbitrary products of compact manifolds. Using (equivariant) bifurcation theory we determine the existence of infinitely many metrics that are accumulation points of pairwise non-homothetic solutions of the Yamabe problem. Using local rigidity and some compactness results for solutions of the Yamabe problem, we also exhibit new examples of conformal classes (with positive Yamabe constant) for which uniqueness holds. (C) 2011 Elsevier Masson SAS. All rights reserved.

Harvesting dynamic aspects from a real rational map : the bulb of period 5

This journal provides immediate open access to its content on the principle that making research freely available to the public supports a greater global exchange of knowledge.

Um novo gerador central de padrões de locomoção para geração de trajectórias em tempo real de robôs quadrúpedes

Neste trabalho estuda-se a geração de trajectórias em tempo real de um robô quadrúpede. As trajectórias podem dividir-se em duas componentes: rítmica e discreta. A componente rítmica das trajectórias é modelada por uma rede de oito osciladores acoplados, com simetria 4 2 Z  Z . Cada oscilador é modelado matematicamente por um sistema de Equações Diferenciais Ordinárias. A referida rede foi proposta por Golubitsky, Stewart, Buono e Collins (1999, 2000), para gerar os passos locomotores de animais quadrúpedes. O trabalho constitui a primeira aplicação desta rede à geração de trajectórias de robôs quadrúpedes. A derivação deste modelo baseia-se na biologia, onde se crê que Geradores Centrais de Padrões de locomoção (CPGs), constituídos por redes neuronais, geram os ritmos associados aos passos locomotores dos animais. O modelo proposto gera soluções periódicas identificadas com os padrões locomotores quadrúpedes, como o andar, o saltar, o galopar, entre outros. A componente discreta das trajectórias dos robôs usa-se para ajustar a parte rítmica das trajectórias. Este tipo de abordagem é útil no controlo da locomoção em terrenos irregulares, em locomoção guiada (por exemplo, mover as pernas enquanto desempenha tarefas discretas para colocar as pernas em localizações específicas) e em percussão. Simulou-se numericamente o modelo de CPG usando o oscilador de Hopf para modelar a parte rítmica do movimento e um modelo inspirado no modelo VITE para modelar a parte discreta do movimento. Variou-se o parâmetro g e mediram-se a amplitude e a frequência das soluções periódicas identificadas com o passo locomotor quadrúpede Trot, para variação deste parâmetro. A parte discreta foi inserida na parte rítmica de duas formas distintas: (a) como um offset, (b) somada às equações que geram a parte rítmica. Os resultados obtidos para o caso (a), revelam que a amplitude e a frequência se mantêm constantes em função de g. Os resultados obtidos para o caso (b) revelam que a amplitude e a frequência aumentam até um determinado valor de g e depois diminuem à medida que o g aumenta, numa curva quase sinusoidal. A variação da amplitude das soluções periódicas traduz-se numa variação directamente proporcional na extensão do movimento do robô. A velocidade da locomoção do robô varia com a frequência das soluções periódicas, que são identificadas com passos locomotores quadrúpedes.

Robôs quadrúpedes: geração de trajectórias em tempo real usando sistemas dinâmicos não-lineares

A geração de trajectórias de robôs em tempo real é uma tarefa muito complexa, não existindo ainda um algoritmo que a permita resolver de forma eficaz. De facto, há controladores eficientes para trajectórias previamente definidas, todavia, a adaptação a variações imprevisíveis, como sendo terrenos irregulares ou obstáculos, constitui ainda um problema em aberto na geração de trajectórias em tempo real de robôs. Neste trabalho apresentam-se modelos de geradores centrais de padrões de locomoção (CPGs), inspirados na biologia, que geram os ritmos locomotores num robô quadrúpede. Os CPGs são modelados matematicamente por sistemas acoplados de células (ou neurónios), sendo a dinâmica de cada célula dada por um sistema de equações diferenciais ordinárias não lineares. Assume-se que as trajectórias dos robôs são constituídas por esta parte rítmica e por uma parte discreta. A parte discreta pode ser embebida na parte rítmica, (a.1) como um offset ou (a.2) adicionada às expressões rítmicas, ou (b) pode ser calculada independentemente e adicionada exactamente antes do envio dos sinais para as articulações do robô. A parte discreta permite inserir no passo locomotor uma perturbação, que poderá estar associada à locomoção em terrenos irregulares ou à existência de obstáculos na trajectória do robô. Para se proceder á análise do sistema com parte discreta, será variado o parâmetro g. O parâmetro g, presente nas equações da parte discreta, representa o offset do sinal após a inclusão da parte discreta. Revê-se a teoria de bifurcação e simetria que permite a classificação das soluções periódicas produzidas pelos modelos de CPGs com passos locomotores quadrúpedes. Nas simulações numéricas, usam-se as equações de Morris-Lecar e o oscilador de Hopf como modelos da dinâmica interna de cada célula para a parte rítmica. A parte discreta é modelada por um sistema inspirado no modelo VITE. Medem-se a amplitude e a frequência de dois passos locomotores para variação do parâmetro g, no intervalo [-5;5]. Consideram-se duas formas distintas de incluir a parte discreta na parte rítmica: (a) como um (a.1) offset ou (a.2) somada nas expressões que modelam a parte rítmica, e (b) somada ao sinal da parte rítmica antes de ser enviado às articulações do robô. No caso (a.1), considerando o oscilador de Hopf como dinâmica interna das células, verifica-se que a amplitude e frequência se mantêm constantes para -50.2. A extensão do movimento varia de forma directamente proporcional à amplitude. No caso das equações de Morris-Lecar, quando a componente discreta é embebida (a.2), a amplitude e a frequência aumentam e depois diminuem para - 0.170.5 Pode concluir-se que: (1) a melhor forma de inserção da parte discreta que menos perturbação insere no robô é a inserção como offset; (2) a inserção da parte discreta parece ser independente do sistema de equações diferenciais ordinárias que modelam a dinâmica interna de cada célula. Como trabalho futuro, é importante prosseguir o estudo das diferentes formas de inserção da parte discreta na parte rítmica do movimento, para que se possa gerar uma locomoção quadrúpede, robusta, flexível, com objectivos, em terrenos irregulares, modelada por correcções discretas aos padrões rítmicos.

Global periodicity conditions for maps and recurrences via Normal Forms

We face the problem of characterizing the periodic cases in parametric families of (real or complex) rational diffeomorphisms having a fixed point. Our approach relies on the Normal Form Theory, to obtain necessary conditions for the existence of a formal linearization of the map, and on the introduction of a suitable rational parametrization of the parameters of the family. Using these tools we can find a finite set of values p for which the map can be p-periodic, reducing the problem of finding the parameters for which the periodic cases appear to simple computations. We apply our results to several two and three dimensional classes of polynomial or rational maps. In particular we find the global periodic cases for several Lyness type recurrences

Theoretical Dynamics of Experimental Populations of Introduced and Native Blowflies (Diptera: Calliphoridae)

Equilibrium dynamics in experimental populations of Chrysomya megacephala (F.) and C. putoria (Wiedemann), which have recently invaded the Americas, and the native species Cochliomyia macellaria (F.), were investigated using nonlinear difference equations. A theoretical analysis of the mathematical model using bifurcation theory established the combination of demographic parameters responsible for producing shifts in blowfly population dynamics from stable equilibria to bounded cycles and aperiodic behavior. Mathematical modeling shows that the populations of the 2 introduced Chrysomya species will form stable oscillations with numbers fluctuating 3-4 times in successive generations. However, in the native species C. macellaria, the dynamics is characterized by damping oscillations in population size, leading to a stable population level.

Critical coupling for chiral symmetry breaking in QCD motivated models

We determine the critical coupling constant above which dynamical chiral symmetry breaking occurs in a class of QCD motivated models where the gluon propagator has an enhanced infrared behavior. Using methods of bifurcation theory we find that the critical value of the coupling constant is always smaller than the one obtained for QCD. ©2000 The American Physical Society.

Estudo de bifurcações e aplicações em análise de sistemas de energia elétrica

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Um estudo de bifurcações de codimensão dois de campos de vetores

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

Comportamento caótico em modelos matemáticos de câncer

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

Neuronal excitability level transition induced by electrical stimulation

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

The transaction cost economics theory of the family firm: family-based human asset specificity and the bifurcation bias

We develop a transaction cost economics theory of the family firm, building upon the concepts of family-based asset specificity, bounded rationality, and bounded reliability. We argue that the prosperity and survival of family firms depend on the absence of a dysfunctional bifurcation bias. The bifurcation bias is an expression of bounded reliability, reflected in the de facto asymmetric treatment of family vs. nonfamily assets (especially human assets). We propose that absence of bifurcation bias is critical to fostering reliability in family business functioning. Our study ends the unproductive divide between the agency and stewardship perspectives of the family firm, which offer conflicting accounts of this firm type's functioning. We show that the predictions of the agency and stewardship perspectives can be usefully reconciled when focusing on how family firms address the bifurcation bias or fail to do so.

3-Dimensional hopf bifurcation via averaging theory

We consider the Lorenz system ẋ = σ(y - x), ẏ = rx - y - xz and ż = -bz + xy; and the Rössler system ẋ = -(y + z), ẏ = x + ay and ż = b - cz + xz. Here, we study the Hopf bifurcation which takes place at q± = (±√br - b,±√br - b, r - 1), in the Lorenz case, and at s± = (c+√c2-4ab/2, -c+√c2-4ab/2a, c±√c2-4ab/2a) in the Rössler case. As usual this Hopf bifurcation is in the sense that an one-parameter family in ε of limit cycles bifurcates from the singular point when ε = 0. Moreover, we can determine the kind of stability of these limit cycles. In fact, for both systems we can prove that all the bifurcated limit cycles in a neighborhood of the singular point are either a local attractor, or a local repeller, or they have two invariant manifolds, one stable and the other unstable, which locally are formed by two 2-dimensional cylinders. These results are proved using averaging theory. The method of studying the Hopf bifurcation using the averaging theory is relatively general and can be applied to other 3- or n-dimensional differential systems.