Orientador: Masayoshi Tsuchida / Banca: José Manoel Balthalzar / Banca: Adalberto Spezamiglio / Resumo: Osciladores eletromecânicos podem ser modelados matematicamente através da equação de Duffing ou equação de Van der Pol, mesmo que sejam sistemas de escala nanomética. Nesta dissertação analisamos um oscilador forçado sujeito a um amortecimento não-linear, que é representado pela equação de Duffing - Van der Pol. Em geral, não é fácil obter solução analítica exata para esta equação, então a análise é feita utilizando a teoria de perturbações para obter uma solução analítica aproximada. Para isso consideramos certos parâmetros do problema como sendo pequenos parâmetros, e obtemos a solução na forma de expansão direta. Devido o fato da frequência natural do sistema dinâmico depender do pequeno parâmetro, essa expansão é não uniforme, ou seja, apresenta termos seculares mistos (termos de Poisson), e além disso possui pequenos divisores. Essas inconveniências são eliminadas aplicando o método das múltiplas escalas e o método da média. Inicialmente os pequenos parâmetros são escolhidos de modo que o problema não perturbado se reduz a um oscilador harmônico forçado, e na escolha posterior o problema não perturbado é um oscilador linear amortecido e forçado. / Abstract: Electromechanical oscillators can be mathematically modeled by a Du±ng equation or a Van der Pol equation, even if they are nanometric systems. In this work we studied a forced oscillator having nonlinear damping, that is represented by a Du±ng - Van der Pol equation. In general, it is not easy to get the exact analytical solution for this equation, then the analysis is done using the perturbation theory to get an approximate analytical solution. For this reason we considered that certain parameters of the problem are small parameters and we obtain the solution in the form of straightforward expansion. Due to the fact that natural frequency of the dynamic system depends on the small parameter, this expansion is not uniform, i.e. presents secular terms (Poisson terms) and also small-divisors. These inconveniences are eliminated using the method of multiple scales and the aver- aging method. Initially the small parameters are chosen so that the unperturbed problem is reduced to a forced harmonic oscillator, and in the subsequent choice the unperturbed is a forced oscillator having linear damping. / Mestre

A formulação do problema de precificação de opções, envolve uma parte significantiva da teoria de processos estocásticos (incluindo equações diferenciais estocásticas). O objetivo desse trabalho é a análise numérica do modelo de Black e Scholes para precificação de opções Européias e Americanas. São apresentadas formulações de equações e inequações variacionais parabólicas associadas a esta modelagem. Após uma breve introdução de alguns conceitos sobre a teoria financeira, base econômica e estatística, apresenta-se o modelo de Black e Scholes para o prêmio de opções Européias e sua generalização para os contratos de opções Americanas. Também são modelados contratos de opções Européias e Americanas onde o investidor tem o direito de negociar dois ativos subjacentes, resultando em modelos bidimensionais também aproximados por métodos de elementos finitos. Por fim apresentam-se resultados numéricos de simulações para opções Européias e Americanas, em uma e duas dimensões.

Neste trabalho estudam-se modelos matemáticos e computacionais do transporte de múltiplas espécies em cenários de contaminação subsuperficial, que constituem meios porosos saturados. Deste modo, combinam-se os efeitos de sorção em condições de equilíbrio e não-equilíbrio, representadas pelas isotermas do tipo de Freundlich, com os processos de biodegradação dados pelas cinéticas de Monod. Matematicamente, o problema é descrito por um sistema de equações diferenciais parciais não lineares de convecção-difusão-reação acopladas pelos termos de reação. Do ponto de vista numérico esta é a primeira vez na literatura que são tratadas sorções não-lineares em condições de equilíbrio e não-equilíbrio acopladas com biodegradação não linear no transporte fortemente convectivo de múltiplas espécies. Primeiramente, apresenta-se um algoritmo completamente acoplado, no sentido que em cada equação do sistema os operadores diferenciais são discretizados e resolvidos simultaneamente como um sistema completo. Em seguida, desenvolve-se um método de decomposição de operadores,o qual trata de uma maneira seqüencial os termos de elementos finitos estabilizado combinado com um esquema de diferenças finitas na aproximação das equações de transporte. Para tratar-se as não linearidades, em geral, foram usados algoritmos do tipo Newton-Raphson e um método de Runge-Kutta na segunda etapa de decomposição de operadores. Os diversos resultados obtidos das simulações computacionais demonstraram a eficiência das metodologias propostas, apresentando de forma clara a influência dos efeitos não lineares de sorção sobre a biodegradação na localização espacial e na forma da pluma. O conhecimento destas interações é bastante importante para ajudar nas escolhas de biorremediação in situ em regiões subsuperficiais contaminadas.

Provamos a existência de soluções periódicas de algumas equações diferenciais funcionais com retardamento sujeitas a condições de impulsos de auto-sustentação. Devido aos impulsos, soluções exibem descontinuidades de primeira espécie e isso força considerarmos espaços de fase mais gerais que C([-r,0],Rn). Mostramos que soluções periódicas podem emanar da origem através de bifurcações locais de Hopf. Também estabelecemos um teorema de existência de soluções periódicas lentamente espiralantes. Esse teorema é obtido combinando-se a condição de auto-sustentação com a ejetividade da origem em relação a um operador de retorno. / We prove the existence of periodic solutions of some retarded functional differential equations subjected to impulsive self-supporting conditions. Due to the impulses, solutions exhibit discontinuites of the first kind and this forces the consideration of more general phase spaces than C([-r,0],Rn). We show that periodic solutions can emanate from the origin through local Hopf bifurcations. We also state an existence theorem for slowly spiralling periodic solutions. This theorem is accomplished by a combination of the self-supporting condition with the ejectivity of the origin with respect to a return operator.

Being part of a research group on functional differential equations (FDEs, for short), due to my formation in non-absolute integration theory and because certain kinds of FDEs can be expressed as integral equations, I was motivated to investigate the latter. The purpose of this work, therefore, is to develop the theory of integral equations, when the integrals involved are in the sense of Kurzweil- Henstock or Kurzweil-Henstock-Stieltjes, through the correspondence between solutions of integral equations and solutions of generalized ordinary differential equations (we write generalized ODEs, for short). In order to be able to obtain results for integral equations, we propose extensions of both the Kurzweil integral and the generalized ODEs (found in [36]). We develop the fundamental properties of this new generalized ODE, such as existence and uniqueness of solutions results, and we propose stability concepts for the solutions of our new class of equations. We, then, apply these results to a class of nonlinear Volterra integral equations of the second kind. Finally, we consider a model of population growth (found in [4]) that can be expressed as an integral equation that belongs to this class of nonlinear Volterra integral equations. / Sendo parte de um grupo de pesquisa em equações diferenciais funcionais (escrevemos EDFs), por causa de minha formação em teoria de integração não absoluta e porque certos tipos de EDFs podem ser escritas como equações integrais, decidi estudar esse último tipo de equações. O objetivo desse trabalho, portanto, é desenvolver a teoria de equações integrais, quando as integrais envolvidas são no sentido de Kurzweil-Henstock ou Kurzweil-Henstock-Stieltjes, através da correspondência entre soluções de equações integrais e soluções de equações diferenciais ordinárias generalizadas (ou EDOs generalizadas). A fim de obter resultados para estas equações integrais, propomos extensões de ambas a integral de Kurzweil e as EDOs generalizadas (encontradas em [36]). Desenvolvemos propriedades fundamentais dessa nova EDO generalizada, como resultados de existência e unicidade de solução, e propomos conceitos de estabilidade para as soluções de nossa nova classe de equações. Nós, então, aplicamos esses resultados a uma classe de equações integrais de Volterra não lineares de segunda espécie. Finalmente, consideramos um modelo de crescimento de populações (encontrado em [4]) que pode ser escrito como uma equação integral pertencente a essa classe de equações integrais de Volterra não lineares.

Submitted by Maike Costa (maiksebas@gmail.com) on 2016-03-22T11:11:05Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1833639 bytes, checksum: aaa2e895cd2ba1edb07718225c7443ba (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-22T11:11:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1833639 bytes, checksum: aaa2e895cd2ba1edb07718225c7443ba (MD5) Previous issue date: 2013-07-26 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / In this work, we classify the solutions of the equation u + fue = 0 in R2 or R2 +. For this, we use basically the Moving Planes Method and and Moving Spheres Method. These methods ensure monotonicity and radial symmetry of the solution under certain conditions. The first method was used to study the case f 1 in R2 when RR2 eu is finite. The other was used to verify that the equation has no solution when f is a continuous function and radially symmetric, monotone in the region which has positive image and not constant. The latter method was also applied to the study of the problem ( u + eu = 0 em R2 +; @u @t = ceu=2 sobre @R2 +; for = 1; = 􀀀1 or = 0, modifying the conditions under the finiteness of RR2 + eu and R@R2 + eu=2. In most cases, when the equation has the solution, it was verified that the radially symmetrical. From this symmetry, we transform our Partial Differential Equations for Ordinary Differential Equations and we classify their solutions. / Neste trabalho, classificamos as soluções da equação u + feu = 0 em R2 ou R2 +. Para isso, utilizamos basicamente o Método dos Planos Móveis e o Método das Esferas Móveis, garantindo, sob certas condições a monotonicidade e a simetria radial da solução. O primeiro método foi usado para estudarmos o caso f 1, em R2 com RR2 eu finito. O outro foi utilizado para verificar que a equação não tem solução quando f é uma função contínua, radialmente simétrica e monótona na região em que tem imagem positiva e não constante. Este último método também foi aplicado no estudo do problema ( u + eu = 0 em R2 +; @u @t = ceu=2 sobre @R2 +; para = 1; = 􀀀1 ou = 0, modificando as condições em relação a finitude das integrais RR2 + eu e R@R2 + eu=2. Na maioria dos casos em que a equação tem solução, verificamos que esta era a radialmente simétrica. A partir dessa simetria, transformamos nas equações diferenciais parciais em equações diferenciais ordinárias e podemos classificar suas soluções.

Submitted by ANA KARLA PEREIRA RODRIGUES (anakarla_@hotmail.com) on 2017-09-01T13:56:46Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 3239292 bytes, checksum: 8279cebbf86db2bb4db05f382688e5c4 (MD5) / Approved for entry into archive by Viviane Lima da Cunha (viviane@biblioteca.ufpb.br) on 2017-09-01T15:59:49Z (GMT) No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 3239292 bytes, checksum: 8279cebbf86db2bb4db05f382688e5c4 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-01T15:59:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 3239292 bytes, checksum: 8279cebbf86db2bb4db05f382688e5c4 (MD5) Previous issue date: 2017-06-19 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Is evident the importance of ordinary differential equations in modeling problems in several areas of science. Coupled with this, is increasing the use of numerical methods to solve such equations. Computers have become an extremely useful tool in the study of differential equations, since through them it is possible to execute algorithms that construct numerical approximations for solutions of these equati- ons. This work introduces the study of numerical methods for ordinary differential equations presenting the numerical Eulerºs method, improved Eulerºs method and the class of Runge-Kuttaºs methods. In addition, in order to collaborate with the teaching and learning of such methods, we propose and show the construction of an applet created from the use of Geogebm software tools. The applet provides approximate numerical solutions to an initial value problem, as well as displays the graphs of the solutions that are obtained from the numerical Eulerºs method, im- proved Eulerºs method, and fourth-order Runge-Kuttaºs method. / É evidente a importancia das equações diferenciais ordinarias na modelagem de problemas em diversas áreas da ciência, bem como o uso de métodos numéricos para resolver tais equações. Os computadores são uma ferramenta extremamente útil no estudo de equações diferenciais, uma vez que através deles é possível executar algo- ritmos que constroem aproximações numéricas para soluções destas equações. Este trabalho é uma introdução ao estudo de métodos numéricos para equações diferen- ciais ordinarias. Apresentamos os métodos numéricos de Euler, Euler melhorado e a classe de métodos de Runge-Kutta. Além disso, com o propósito de colaborar com o ensino e aprendizagem de tais métodos, propomos e mostramos a construção de um applet criado a partir do uso de ferramentas do software Geogebra. O applet fornece soluções numéricas aproximadas para um problema de valor inicial, bem como eXibe os graficos das soluções que são obtidas a partir dos métodos numéricos de Euler, Euler melhorado e Runge-Kutta de quarta ordem.

Submitted by Carolinne Stefane Souza (ssouza.carolinne@gmail.com) on 2018-02-23T20:46:35Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao_Repositorio.pdf: 1968665 bytes, checksum: 81a4dfcb3e59ddb820eadef680510a59 (MD5) / Approved for entry into archive by Elza Mitiko Sato null (elzasato@ibilce.unesp.br) on 2018-02-26T17:20:13Z (GMT) No. of bitstreams: 1 souza_cs_me_sjrp.pdf: 1968665 bytes, checksum: 81a4dfcb3e59ddb820eadef680510a59 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-26T17:20:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 souza_cs_me_sjrp.pdf: 1968665 bytes, checksum: 81a4dfcb3e59ddb820eadef680510a59 (MD5) Previous issue date: 2018-02-16 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este trabalho tem como objetivo principal investigar condições que garantam a existência de soluções periódicas para certos tipos de equações diferenciais funcionais com retardamento e condições que garantam a permanência das soluções dessas equações. A teoria do grau coincidente será a principal ferramenta utilizada para obter os resultados referentes à existência de solução periódica. Por essa razão, uma atenção especial a essa teoria será dada nos primeiros capítulos. Resultados inéditos sobre permanência de soluções serão exibidos no último capítulo e ilustrados com exemplos numéricos. / The main objective of this work is to investigate conditions that guarantee the existence of periodic solutions to certain types of functional differential equations with delay and conditions that guarantee the permanence of the solutions of those equations.The coincidence degree theory will be the main tool used to obtain the results concerning the existence of periodic solution. For that reason, a special attention to that theory will be given in the first chapters. New results on the permanence of solutions will be shown in the last chapter and illustrated with numerical examples.

Submitted by Algacilda Conceição (algacilda@sibi.ufrj.br) on 2018-03-06T15:33:32Z No. of bitstreams: 1 118625.pdf: 794533 bytes, checksum: 021214b7e5bb569ee318429cd6dd7e37 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-06T15:33:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 118625.pdf: 794533 bytes, checksum: 021214b7e5bb569ee318429cd6dd7e37 (MD5) Previous issue date: 1967-12-07 / No capítulo I estão expostos os conceitos fundamentais relativos ao método direto de Liapunov, bem como estão enunciados os principais teoremas referentes ao mesmo. No capítulo II é feita a correspondência "conjunto de matrizes 2 x 2, reais simétricas -> espaço euclidiano tridimensional" que permitirá, no capítulo III, a definição do "cone das formas quadráticas de Liapunov associadas a um sistema linear", com o qual enunciaremos os teoremas do capítulo I em uma linguagem geométrica. O capítulo IV contém algumas aplicações desta linguagem à exposição e solução de algumas questões particulares. Os apêndices ao corpo do trabalho são dois: Apêndice I - em que estão reproduzidos e discutidos os programas do computador IBM 1130 usados para o estudo da "flexibilidade na escolha de uma forma quadrática de Liapunov". Apêndice II - em que é demonstrado um teorema de geometria, correspondente a um dos teoremas de Liapunov.

Submitted by Algacilda Conceição (algacilda@sibi.ufrj.br) on 2018-03-15T14:52:17Z No. of bitstreams: 1 123974.pdf: 2974340 bytes, checksum: 9694a0b116954f6f645a6f3e6327d083 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-15T14:52:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 123974.pdf: 2974340 bytes, checksum: 9694a0b116954f6f645a6f3e6327d083 (MD5) Previous issue date: 1971-01 / BNDES / CAPES / CNPq / Apresentamos métodos de determinação de domínios de estabilidade assintótica da solução trivial de sistemas de equações diferenciais ordinárias de primeira ordem, em geral não lineares, utilizando o segundo método – ou método direto de Liapunov. Nos primeiros capítulos são dados um pequeno histórico, um sentido físico para o tratamento matemático e a utilização das formas quadráticas como função de Liapunov. No capítulo 4 é feita uma aplicação da teoria dos sistemas lineares associados aos sistemas autônomos para a determinação de domínios elipsoidais e esféricos de estabilidade assintótica. É fornecido ainda um procedimento lógico para o critério dado. Nos capítulos seguintes são dados os métodos de Schultz-Gibson e o de Zubov. O primeiro usa o gradiente da função de Liapunov e, através de uma integral de linha, encontra-se a função de Liapunov. O segundo utiliza uma equação diferencial parcial que, se tem solução em forma fechada, permite a determinação do domínio exato de estabilidade assintótica. Ambos, bem como o método do cap.4, permitem, quando for o caso, conclusões sobre estabilidade assintótica global. Todas as noções julgadas essenciais são introduzidas no sentido de se conseguir um trabalho auto contido tanto quanto possível. / Presents some methods to determine the domains of asyntotical stability of the trivial solution of first-order, non-linear, differential equations when Liapnov's second (direct) method is used. The first three chapters are introductory and present an historical review, the use of quadratic forms as Liapunov's functions, and a physical interpretation of the mathematical treatment. Chapter 4 presents an application of Linear System Theory to autonomous systems, and the determination of the ellipticals and sphericals domains of stability. A logical procedure of the criterium is also presented. The following chapters introduce the Schultz Gibson's and Zubov's methods. The first uses a line integral of the gradient of Liapunov's function. The second uses a partial differential equation that, as long as it has a closed-form solution, allows the determination os the exact domain of asyntotic stability. All the concepts considered essentials are introduced · in order to obtain a self- contained work as such as possible.