Notas del primer seminario de integrabilidad de la Universitat Politècnica de Catalunya

Estas notas corresponden a las exposiciones presentadas en el \emph{Primer Seminario de Integrabilidad}, dentro de lo que se denomina \emph{Aula de Sistemas Din\'amicos}. Durante este evento se realizaron seis conferencias, todas presentadas por miembros del grupo de Sistemas Din\'amicos de la UPC. El programa desarrollado fue el siguiente:\\\begin{center}AULA DE SISTEMAS DIN\'AMICOS\end{center}\begin{center}\texttt{http://www.ma1.upc.es/recerca/seminaris/aulasd-cat.html}\end{center}\begin{center}SEMINARIO DE INTEGRABILIDAD\end{center}\begin{center}Martes 29 y Mi\'ercoles 30 de marzo de 2005\\Facultad de Matem\'aticas y Estad\'{\i}stica, UPC\\Aula: Seminario 1\end{center}\bigskip\begin{center}PROGRAMA Y RES\'UMENES\end{center}{\bf Martes 29 de marzo}\begin{itemize}\item15:30. Juan J. Morales-Ruiz. \emph{El problema de laintegrabilidad en Sistemas Din\'amicos}\medskip {\bf Resumen.} En esta presentaci\'on se pretende dar unaidea de conjunto, pero sin entrar en detalles, sobre las diversasnociones de integrabilidad, asociadas a nombres de matem\'aticostan ilustres como Liouville, Galois-Picard-Vessiot, Lie, Darboux,Kowalevskaya, Painlev\'e, Poincar\'e, Kolchin, Lax, etc. Adem\'astambi\'en mencionaremos la revoluci\'on que supuso en los a\~nossesenta del siglo pasado el descubrimiento de Gardner, Green,Kruskal y Miura sobre un nuevo m\'etodo para resolver en algunoscasos determinadas ecuaciones en derivadas parciales. \medskip\item16:00. David G\'omez-Ullate. \emph{Superintegrabilidad, pares deLax y modelos de $N-$cuerpos en el plano}\medskip{\bf Resumen.} Introduciremos algunas t\'ecnicas cl\'asicas paraconstruir modelos de N-cuerpos integrables, como los pares de Laxo la din\'amica de los ceros de un polinomio. Revisaremos lanoci\'on de integrabilidad Liouville y superintegrabilidad, ydiscutiremos un nuevo m\'etodo debido a F. Calogero para contruirmodelos de N-cuerpos en el plano con muchas \'orbitasperi\'odicas. La exposici\'on se acompa\~nar\'a de animaciones delmovimiento de los cuerpos, y se plantear\'an algunos problemasabiertos.\medskip\item17:00. Pausa\medskip\item17:30. Yuri Fedorov. \emph{An\'alisis de Kovalevskaya--Painlev\'ey Sistemas Algebraicamente Integrables}\medskip{\bf Resumen.} Muchos sistemas integrables poseen una propiedadremarcable: todas sus soluciones son funciones meromorfas deltiempo como una variable compleja. Tal comportamiento, que serefiere como propiedad de Kovalevskaya-Painleve (KP) y que se usafrecuentemente como una ensayo de integrabilidad, no es accidentaly tiene unas ra\'{\i}ces geom\'etricas profundas. En esta charladescribiremos una clase de tales sistemas (conocidos como lossistemas algebraicamente integrables) y subrayaremos suspropiedades geom\'etricas principales que permiten predecir laestructura de las soluciones complejas y adem\'as encontrarlasexpl\'{\i}citamente. Eso lo ilustraremos con algunos sistemas dela mec\'anica cl\'asica. Tambi\'en mencionaremos unasgeneralizaciones \'utiles de la noci\'on de integrabilidadalgebraica y de la propiedad KP.\end{itemize}\medskip{\bf Mi\'ercoles 30 de marzo}\begin{itemize}\item 15:30. Rafael Ram\'{\i}rez-Ros. \emph{El m\'etodo de Poincar\'e}\medskip{\bf Resumen.} Dado un sistema Hamiltoniano aut\'onomo cercano acompletamente integrable Poincar\'e prob\'o que, en general, noexiste ninguna integral primera adicional uniforme en elpar\'ametro de perturbaci\'on salvo el propio Hamiltoniano.Esbozaremos las ideas principales del m\'etodo de prueba ycomentaremos algunas extensiones y generalizaciones.\newpage\item16:30. Chara Pantazi. \emph{El M\'etodo de Darboux}\medskip{\bf Resumen.} Darboux, en 1878, present\'o su m\'etodo paraconstruir integrales primeras de campos vectoriales polinomialesutilizando sus curvas invariantes algebraicas. En estaexposici\'on presentaremos algunas extensiones del m\'etodocl\'asico de Darboux y tambi\'en algunas aplicaciones.\medskip\item17:30. Pausa\medskip\item18:00. Juan J. Morales-Ruiz. \emph{M\'etodos recientes paradetectar la no integrabilidad}\medskip{\bf Resumen.} En 1982 Ziglin utiliza la estructura de laecuaci\'on en variaciones de Poincar\'e (sobre una curva integralparticular) como una herramienta fundamental para detectar la nointegrabilidad de un sistema Hamiltoniano. En esta charla sepretende dar una idea de esta aproximaci\'on a la nointegrabilidad, junto con t\'ecnicas m\'as recientes queinvolucran la teor\'{\i}a de Galois de ecuaciones diferencialeslineales, haciendo \'enfasis en los ejemplos m\'as que en lateor\'{\i}a general. Ilustraremos estos m\'etodos con resultadossobre la no integrabilidad de algunos problemas de $N$ cuerpos enMec\'anica Celeste.\end{itemize}

Transferencia inter-dominios en resolución de problemas : una propuesta instruccional basada en el proceso de traducción algebraica.

Resumen basado en el de la publicación

Dificultades de aprendizaje del lenguaje algebraico : del símbolo a la formalización algebraica : aplicación a la práctica docente.

El presente trabajo trata de dilucidar algunos aspectos acerca de la didáctica del lenguaje algebraico. En la investigación, en una primera parte, se analizan las dificultades del aprendizaje del lenguaje algebraico, y particularmente en la temática de la didáctica de las matemáticas. Concretamente de la didáctica del álgebra y su lenguaje. Se reflexiona sobre aspectos como el pensamiento aritmético y algebraico, la abstracción y la generalización, los conceptos de signo y símbolo, la semántica y la sintaxis del lenguaje algebraico, la psicogénesis del álgebra y las dificultades concretas en la enseñanza-aprendizaje de esta materia. En la segunda parte de la investigación, se exponen los resultados de una experiencia práctica realizada. Se trata de un trabajo de campo que evalúa, a través de un cuestionario original, el grado de desarrollo de la capacidad de comprensión, expresión, generalización y formalización de los alumnos que comienzan el aprendizaje del lenguaje algebraico. Finalmente, en la tercera se realiza una propuesta para la aplicación al proceso de comunicación didáctica. Para obtener conclusiones válidas en la investigación, se realiza un doble análisis del mismo, por un lado cualitativo, basado en las respuestas y en la observación diaria en el aula; y cuantitativo, basado en métodos estadísticos propios de las investigaciones sociales, estadística descriptiva e inferencial. A partir de las conclusiones obtenidas en el análisis previo, se enuncian pautas y orientaciones, tanto en los niveles de primaria como en los de secundaria, para resolver los problemas detectados y que se resumen en el aprendizaje no significativo del álgebra.

Estructura algebraica de los cuadrados mágicos.

El estudio de los cuadrados mágicos ha preocupado desde siempre al matemático. Su origen se remonta a China, en torno al tercer milenio antes de Cristo. Es un cuadrado en notación decimal en el que la suma de los números de cada fila, de cada columna y cada una de las diagonales es quince. De las posibilidades que ofrece el cuadrado mágico nos hemos decidido por su estructura algebraica por las posibilidades que ofrece para los alumnos de COU, al manejarse en él temas que tienen relación con el temario del curso. Nos limitaremos a los cuadrados mágicos con coeficientes reales, a las matrices. Llamamos cuadrado mágico de orden n a toda matriz n x n tal que la suma de los elementos de cada fila, de cada columna y de cada una de las diagonales son iguales. A la constante que se obtiene como suma de cada una de la diagonales se llama constante mágica del cuadrado mágico. Existen casos particulares como el cuadrado mágico de orden uno, dos, tres, etcétera, es una matriz de coeficiente uno, dos, tres, etcétera.

Construcción algebraica del anillo z de los números enteros.

Se presenta un estudio sobre: el conjunto N de los números naturales, el conjunto NxN, representación gráfica de NxN, relación E de equivalencia, el conjunto Z, elementos canónicos, notación, interpretación gráfica de NxN entre E, representación gráfica de Z, adición de números enteros, isomorfismo entre N y Z, resolución de la ecuación a+x=b, multiplicación de números enteros, propiedad distributiva, anillo Z de los números enteros, isomorfismo, y observación.

La riqueza algebraica de las relaciones geométricas

Un sentimiento habitual en nosotros, profesores de matemática, es la decepción cuando vemos que nuestros alumnos ofrecen evidencias de no haber logrado un aprendizaje significativo en nociones que consideramos claves. Sin embargo no es necesario ahondar mucho para ver que estas pretensiones de aprendizaje han estado ausentes en los diseños didácticos. La propuesta destinada a alumnos de 1º año de ESB es una transposición didáctica que considera el tratamiento explícito de la noción de equivalencia y la interpretación del lenguaje algebraico. Se aprovecha la noción de perímetro de figuras geométricas y la fuerza de la prueba pragmática para plantear equivalencias que son aceptadas por su sentido. De este modo aparecen distintas sintaxis de expresiones algebraicas que el docente revalida, apoyándose en propiedades y reglas de las operaciones matemáticas, para finalmente acordar la aceptación de ciertas equivalencias del lenguaje algebraico.

La riqueza algebraica de las relaciones geométricas

Un sentimiento habitual en nosotros, profesores de matemática, es la decepción cuando vemos que nuestros alumnos ofrecen evidencias de no haber logrado un aprendizaje significativo en nociones que consideramos claves. Sin embargo no es necesario ahondar mucho para ver que estas pretensiones de aprendizaje han estado ausentes en los diseños didácticos. La propuesta destinada a alumnos de 1º año de ESB es una transposición didáctica que considera el tratamiento explícito de la noción de equivalencia y la interpretación del lenguaje algebraico. Se aprovecha la noción de perímetro de figuras geométricas y la fuerza de la prueba pragmática para plantear equivalencias que son aceptadas por su sentido. De este modo aparecen distintas sintaxis de expresiones algebraicas que el docente revalida, apoyándose en propiedades y reglas de las operaciones matemáticas, para finalmente acordar la aceptación de ciertas equivalencias del lenguaje algebraico.

La riqueza algebraica de las relaciones geométricas

Un sentimiento habitual en nosotros, profesores de matemática, es la decepción cuando vemos que nuestros alumnos ofrecen evidencias de no haber logrado un aprendizaje significativo en nociones que consideramos claves. Sin embargo no es necesario ahondar mucho para ver que estas pretensiones de aprendizaje han estado ausentes en los diseños didácticos. La propuesta destinada a alumnos de 1º año de ESB es una transposición didáctica que considera el tratamiento explícito de la noción de equivalencia y la interpretación del lenguaje algebraico. Se aprovecha la noción de perímetro de figuras geométricas y la fuerza de la prueba pragmática para plantear equivalencias que son aceptadas por su sentido. De este modo aparecen distintas sintaxis de expresiones algebraicas que el docente revalida, apoyándose en propiedades y reglas de las operaciones matemáticas, para finalmente acordar la aceptación de ciertas equivalencias del lenguaje algebraico.

Formalización algebraica del método de arriba hacia abajo de diseño tecnológico

La literatura sobre ingeniería del software contiene numerosas propuestas para sistematizar las operaciones de diseño y ayudar en la toma de decisiones relacionadas con las soluciones a los problemas. Este artículo propone un marco conceptual para justificar la técnica de arriba hacia abajo que se sigue en el diseño tecnológico. El punto de partida es el enunciado de un problema en su versión de conjetura inicial, esto es, una hipótesis, y consta de una fase inicial que es esencialmente del ámbito del problema, y una segunda fase que es esencialmente del dominio de la solución. La fase del dominio del problema aborda una técnica para expresar el enunciado del problema con formato de una definición correcta y exacta, contextualizada en un dominio de referencia que es un modelo del problema y basada en una estructura sintáctica preestablecida. Esta fase produce una especificación formal del problema con formato de una expresión lógica o matemática que refiere el problema a un modelo y que denota, desde un enfoque externo al problema, los objetivos que se persigue que la solución satisfaga. La fase del dominio de la solución obtiene una especificación estructural de una solución al problema, que consiste en un árbol descriptor de la jerarquía de los módulos que componen la estructura y un grafo de las relaciones entre módulos, es decir, de la organización de los módulos. El fundamento del proceso de tomar decisiones de arriba hacia abajo consiste en clasificar las acciones que conforman el método de diseño y en establecer una ordenación entre las clases de acciones encontradas. Se propone un caso de estudio sencillo para poner de relieve el alcance de esta propuesta.

Una primera lección de Geometría algebraica

En este artículo se explica cómo aparece la Geometría Algebraica, partiendo del estudio de los conjuntos de soluciones de sistemas algebraicos

Objetos de la Geometría algebraica clásica y Espacios anillados

La Geometría Algebraica Clásica puede ser definida como el estudio de las variedades cuasiafines y cuasiproyectivas sobre un campo k, y en particular, del problema de su clasificación salvo isomorfismos -- Estas variedades son, por definición, subconjuntos de los n-espacios afínes y de los n-espacios proyectivos -- Es útil tener a disposición una definición intrínseca de estos objetos, es decir, independiente de un espacio ambiente -- En este artículo se muestra como la noción de Espacio Anillado es la clave para formular estas definiciones y reformular el problema de clasificación

Contractions in the 2-wasserstein lenght space and thermalization of granular media

An algebraic decay rate is derived which bounds the time required for velocities to equilibrate in a spatially homogeneous flow-through model representing the continuum limit of a gas of particles interacting through slightly inelastic collisions. This rate is obtained by reformulating the dynamical problem as the gradient flow of a convex energy on an infinite-dimensional manifold. An abstract theory is developed for gradient flows in length spaces, which shows how degenerate convexity (or even non-convexity) | if uniformly controlled | will quantify contractivity (limit expansivity) of the flow.

Elements of algebraic geometry and the positive theory of partially commutative groups

The first main result of the paper is a criterion for a partially commutative group G to be a domain. It allows us to reduce the study of algebraic sets over G to the study of irreducible algebraic sets, and reduce the elementary theory of G (of a coordinate group over G) to the elementary theories of the direct factors of G (to the elementary theory of coordinate groups of irreducible algebraic sets). Then we establish normal forms for quantifier-free formulas over a non-abelian directly indecomposable partially commutative group H. Analogously to the case of free groups, we introduce the notion of a generalised equation and prove that the positive theory of H has quantifier elimination and that arbitrary first-order formulas lift from H to H * F, where F is a free group of finite rank. As a consequence, the positive theory of an arbitrary partially commutative group is decidable.