Cheung Wing-chuen. / Thesis (M.Phil.)--Chinese University of Hong Kong, 2001. / Includes bibliographical references (leaves 80-82). / Abstracts in English and Chinese. / Chapter 1 --- Introduction to CR manifolds --- p.6 / Chapter 1.1 --- Non-equivalence of real analytic hypersurfaces in C2 --- p.6 / Chapter 1.2 --- CR manifold and Levi form --- p.9 / Chapter 1.3 --- The real hyperquadrics --- p.16 / Chapter 2 --- Normal Forms --- p.22 / Chapter 2.1 --- Formal theory of normal forms --- p.22 / Chapter 2.2 --- Geometric theory of normal forms --- p.33 / Chapter 3 --- Connections and Curvatures --- p.45 / Chapter 3.1 --- Solution of the equivalence problem --- p.45 / Chapter 3.2 --- Geometric interpretation of the solution --- p.59 / Chapter 4 --- Chains --- p.65 / Chapter 4.1 --- Identification of the two definitions of chains --- p.65 / Chapter 4.2 --- Chain-preserving maps --- p.73 / Chapter 4.3 --- Some pathological behaviour of chains --- p.76 / Bibliography --- p.80

No description available.

Στην εργασία αυτή αναπτύσσεται η θεωρία κανονικών μορφών με παραδείγματα στις δύο και τρεις διαστάσεις και υπάρχει μια ανάλυση διακλαδώσεων των καθολικών εκδιπλώσεων ορισμένων διπλά εκφυλισμένων διανυσματικών πεδίων. / In this project we study the normal form theory giving some examples in two and three dimensions and we have also made a bifurcation analysis of the universal unfoldings of some double degenerate vector fields.

L'objectiu bàsic d'aquesta tesi és l'estudi de la dinàmica a l'entorn de tors de dimensió baixa de sistemes hamiltonians analítics. Per aquest estudi l'eina fonamental és l'ús de formes normals al voltant d'aquests objectes.La formulació dels resultats d'aquesta memòria s'ha fet de manera adient per a la seva aplicació a models de mecànica celeste del món real. Per aquest motiu els resultats no es redueixen només al cas autònom, sinó que algun d'ells pren en consideració la possiblitat que les diferents perturbacions pugin dependre del temps de forma periòdica o quasiperiòdica. Aquests resultats s'apliquen per descriure la dinàmica d'alguns problemes d'interes per la Astronàutica. Per tant, els resultats obtinguts inclouen també aplicacions numèriques.Els resultats assolits en cadascun del capítols de la memòria es poden sintetitzar de la forma següent:Capítol 1.- Estudi de la dinàmica entorn d'un tor parcialment el.líptic d'un sistema Hamiltonià autònom. Es donen cotes inferiors pel temps de difusió entorn d'un tor totalment el.líptic, així com estimacions, en el cas general, de la densitat de tors invariants (de qualsevol dimensió) al voltant del tor inicial. Les estimacions en la velocitat de difusió i en la proximitat a 1 d'aquesta densitat, són exponencialment petites respecte la distància al tor inicial.Capítol 2.- Computació numèrica de formes normals al voltant d'òrbites periòdiques. Es desenvolupa un mètode per a calcular formes normals al voltant d'òrbites periòdiques el.líptiques de sistemes hamiltonians. Aquesta metodologia és aplicada numèricament a una òrbita periòdica del Problema Restringit de tres Cossos espaial. Els resultats d'aquest capítol es poden veure com una implementació numèrica del Capítol 1.Capítol 3.- Persistència de tors de dimensió baixa sota perturbacions quasiperiòdiques. Es mostra que un tor de dimensió baixa d'un sistema hamiltonià sotmès a una perturbació quasiperiòdica és pot continuar respecte el paràmetre perturbatiu, tot afegint a les freqüències bàsiques inicials les de la perturbació, excepte per un conjunt de mesura petita pel paràmetre. Al igual que en el Capítol 1 també s'estima la densitat de tors en el problema perturbat. En ambdós casos, les cotes obtingudes per la mesura dels tors pels qual no és possible provar existència són de tipus exponencialment petit.Apèndix. Es presenta un resultat obtingut de forma conjunta amb Rafael Ramírez-Ros sobre la reducció a coeficients constants de sistemes d'equacions lineals autònoms perturbats quasiperiòdicament. Es mostra que tal reducció és possible excepte un reste exponencialment petit en el tamany de la perturbació.

This thesis presents a new algorithm for computing the Hermite form of a polynomial matrix. Given a nonsingular n by n matrix A filled with degree d polynomials with coefficients from a field, the algorithm computes the Hermite form of A in expected number of field operations similar to that of matrix multiplication. The algorithm is randomized of the Las Vegas type.

This thesis presents a new algorithm for computing the Hermite form of a polynomial matrix. Given a nonsingular n by n matrix A filled with degree d polynomials with coefficients from a field, the algorithm computes the Hermite form of A in expected number of field operations similar to that of matrix multiplication. The algorithm is randomized of the Las Vegas type.

És difícil dibuixar una frontera, dins la Teoria de Sistemas Dinàmics, entre lleis de conservació i simetries doncs, sovint, les seves característiques es confonen. Un clar exemple d'aquest fenómen el constitueixen els sistemes Hamiltonians i els sistemes reversibles.Breument, un sistema dinàmic es diu temps-reversible (o, per nosaltres, simplement reversible) si és invariant sota l'acció d'un difeomorfisme involutiu a l'espai i una inversió en el sentit del temps. és en aquest marc on cal situar aquesta memòria. Concretament, ens centrem en dos punts molt particulars: la Teoria de Formes Normals i el fenómen del trencament de separatrius, tots dos introduïts per Poincaré a la seva tesi (1890).Respecte al primer d'aquests punts, en aquesta tesi s'introdueix el concepte de Pseudo Forma Normal (breument PNF), inspirat en idees d'en Moser, i que permet transformar, sota certes hipotesis, un sistema analític en un d'equivalent d'aspecte el més simple possible. Aquesta PNF és una generalització de la coneguda Forma Normal de Birkhoff amb la qual coincideix si el sistema considerat és Hamiltonià o reversible. Com a conseqüència, s'obté, en determinats casos, l'equivalència local entre aquests dos tipus de sistemes. Aquesta PNF pot esdevenir una eina útil per estudiar la dinàmica d'un sistema analític a l'entorn d'un equilibri (un punt, una òrbita periòdica o un tor).El segon punt, l'escissió de separatrius, fa referència a l'intersecció transversal de varietats invariants procedent del trencament d'una certa connexió homoclínica a l'afegir al sistema una petita pertorbació. Un dels motius d'interés sobre aquest fenòmen és que és un dels principals causants de comportament estocàstic en sistemes Hamiltonians.Un problema relacionat amb aquest trencament de separatrius és el de mesurar-lo, sigui a partir del càlcul de l'angle amb el que es troben aquestes varietats per primer cop, per l'àrea que tanquen entre elles, etc. El mètode habitualment utilitzat per a estimar-lo és l'anomenat mètode de Poincaré-Melnikov. Malhauradament, si la pertorbació és ràpidament oscil-latòria els termes que proporciona aquest mètode són exponencialment petits en el paràmetre pertorbador, fet que dificulta el seu càlcul. En aquesta tesi s'ha demostrat, tal i com passa en el cas Hamiltonià, que en el cas d'un sistema reversible, respecte a una involució lineal, 2-dimensional i pertorbat de manera ràpidament periòdica i reversible, el mètode de Poincaré-Melnikov és correcte i dóna en primer ordre l'anomenada funció de Melnikov. / It is difficult, in the Theory of Dynamical Systems, to draw a boundary line between conservation laws and symmetries because often their effects on the dynamics are very similar. This is the case of the Hamiltonian and the Reversible systems.Briefly, a dynamical system is called time-reversible (or, simply, reversible) if it is invariant under the action of an involutive spatial diffeomorphism and a reversion in time's arrow. This is the frame where this work must be placed. Precisely, we focus our attention in two particular points: the Theory of Normal Forms and the phenomenon of the splitting of separatrices, both introduced by Poincare in his thesis (1890).Regarding the first one of this topics, we introduce the concept of Pseudo-normal Form (PNF in short). It comes from ideas of Moser and allows to transform, under suitable conditions, an analytic system around an equilibrium in another equivalent one having a quite simple form. This PNF is a generalization of the celebrated Birkhoff Normal Form and both coincide if the system is Hamiltonian or reversible. Consequently, the local equivalence between both types of systems is derived in some cases. This PNF can become a useful tool to study the dynamics of an analytic system in a neighborhood of an equilibrium (a fixed point, a periodic orbit or a torus).The second topic, the splitting of separatrices, is related to the transversal intersection of invariant manifolds derived from the splitting of a given homoclinic connection when some small perturbation is considered. One of the reasons that makes this phenomenon interesting is that it seems to be one of the main causes of the stochastic behavior in Hamiltonian systems.One problem related to this splitting of separatrices becomes to measure it, studying, for instance, some angle the form when they meet for the first time, the area of the first lobe, etc. The standard method to estimate this size is the celebrated Poincaré-Melnikov method. Unfortunately, if the perturbation oscillates rapidly the terms provided by this method are exponentially small in the perturbation parameter, and this fact makes this computation more involved. In this work we prove, like it happens in the Hamiltonian case, that in the case of a 2-dimensional analytic reversible system (reversible with respect to a linear spatial involution) perturbed by a rapidly periodic reversible perturbation, the Poincaré-Melnikov method works and it provides, at first order, the well known Melnikov Function.

Orientador: Edson Denis Leonel / Resumo: Este estudo objetiva provar que sistemas dinâmicos de dimensão N, de codimensão um e satisfazendo as condições do teorema da bifurcação de Hopf, podem ser expressos em uma forma analítica simplificada que preserva a topologia do espaço de fases da configuração original, na vizinhança do ponto de equilíbrio. A esta forma simplificada é atribuído o nome de forma normal. Para tanto, foi utilizado a teoria da variedade central, necessária para reduzir a dimensão de sistemas à sua variedade bidimensional, e o teorema das formas normais, utilizando-se como método para determinar a forma simplificada da variedade central associada aos sistemas dinâmicos, atendendo as condições do teorema da bifurcação de Hopf. A partir da análise dos resultados aqui encontrados foi possível construir a prova matemática de que sistemas de dimensão N, atendendo as condições do teorema de Hopf, podem ser reescritos em uma expressão analítica geral e simplificada. Enfim, através deste estudo foi possível resumir todos os resultados aqui obtidos em um teorema geral que, além de reduzir a custosa tarefa de obtenção de formas normais, abrange sistemas N-dimensionais com ocorrência da bifurcação de Hopf. / Abstract: In this work we prove the following: consider a N-dimensional system that is reduced to its center manifold. If it is proved the system satisfies the conditions of Hopf bifurcation theorem, then the original system of differential equations is rewritten in a simpler analytical expression that preserves the phase space topology. This last is also known as the normal form. The center manifold is used to derive a reduced order expression, and the normal form theory is applied to simplify the form of the dynamics on the center manifold. The key results here allow constructing a general mathematical proof for the normal form of N-dimensional systems reduced to its center manifold. In the class of dynamical systems under Hopf bifurcations, the present work reduces the work done to obtain normal forms. / Mestre

Cette thèse porte sur le comportement asymptotique des systèmes dynamiques et contient cinq chapitres indépendants.Nous considérons dans la première partie de la thèse trois systèmes dynamiques concrets. Les deux premiers chapitres présentent deux modèles de systèmes physiques : dans le premier, nous étudions la structure géométrique des langues d'Arnold de l'équation modélisant le contact de Josephson; dans le deuxième, nous nous intéressons au problème de Lagrange de recherche de la vitesse angulaire asymptotique d'un bras articulé sur une surface. Dans le troisième chapitre nous étudions la géométrie plane du billard elliptique avec des méthodes de la géométrie complexe.Les quatrième et cinquième chapitres sont dédiés aux méthodes générales d'étude asymptotique des systèmes dynamiques. Dans le quatrième chapitre nous prouvons la convergence des moyennes sphériques pour des actions du groupe libre sur un espace mesuré. Dans le cinquième chapitre nous fournissons une forme normale pour un produit croisé qui peut s'avérer utile dans l'étude des attracteurs étranges de systèmes dynamiques. / This thesis deals with the questions of asymptotic behavior of dynamical systems and consists of six independent chapters. In the first part of this thesis we consider three particular dynamical systems. The first two chapters deal with the models of two physical systems: in the first chapter, we study the geometric structure and limit behavior of Arnold tongues of the equation modeling a Josephson contact; in the second chapter, we are interested in the Lagrange problem of establishing the asymptotic angular velocity of the swiveling arm on the surface. The third chapter deals with planar geometry of an elliptic billiard.The forth and fifth chapters are devoted to general methods of studying the asymptotic behavior of dynamical systems. In the forth chapter we prove the convergence of markovian spherical averages for free group actions on a probablility space. In the fifth chapter we provide a normal form for skew-product diffeomorphisms that can be useful in the study of strange attractors of dynamical systems.

Cette thèse est un recueil de constructions et de résultats variés autour de problèmes de résonances et de stabilités. Premièrement, on s'intéresse à la conception et à l'analyse de méthodes numériques pour des problèmes académiques tels que le problème de Dirichlet sur un segment ou l'équation de transport associée à une rotation du plan. Ensuite, on étend l'analyse linéaire classique des équations de Vlasov-Poisson autour d'états d'équilibre homogènes pour décrire des phénomènes multidimensionnels et non linéaires. Enfin, une large partie est consacrée à l'étude d'équations de Schrödinger non linéaires en dimension 1. D'une part, on étudie l'impact d'une semi-discrétisation naturelle sur les ondes solitaires progressives et la croissance des normes de Sobolev. D'autre part, on développe une nouvelle famille de formes normales permettant de décrire la dynamique des petites solutions régulières pendant des temps très longs. / This manuscript deals with many problems about resonance and stability. First, we design and analyse numerical methods for academic problems like the Dirichlet problem on a segment line or the transport equation associated with a two dimensional rotation. Then, we extend the classical linear analysis of Vlasov-Poisson equations near homogeneous equilibria to describe nonlinear and multidimensional phenomena. Finally, a large part of this thesis is devoted to nonlinear Schrödinger equations in dimension 1. On the one hand, we study the impact of a natural semi-discretisation on the solitary traveling waves and on the growth of the high order Sobolev norms. On the other hand, we develop a new family of normal forms to describe the dynamic of small and smooth solutions for very long times.