Neste trabalho, estudamos a teoria de bifurcação para equações diferenciais ordinárias (escrevemos simplesmente EDOs), bem como a existência de ponto de bifurcação para soluções periódicas destas equações. Em seguida, desenvolvemos a teoria, até então inexistente, sobre bifurcação para equações diferenciais ordinárias generalizadas (EDOs generalizadas). Neste desenvolvimento, obtivemos para EDOs generalizadas, um resultado sobre existência de ponto de bifurcação para soluções periódicas. Em seguida, através da correspondência entre EDOs e EDOs generalizadas, obtivemos novos resultados sobre a existência de ponto de bifurcação para soluções periódicas para EDOs clássicas, agora sob a ótica das EDOs generalizadas, quando então, em vez de funções continuamente diferenciáveis, necessitamos, apenas, que as funções envolvidas na EDO sejam integráveis no sentido de Kurzweil-Henstock. Adicionamos, também, um resultado sobre a existência de soluções periódicas de EDOs generalizadas e aplicamos tal resultado para EDOs. A fim de obtermos os resultados que pretendíamos, utilizamos a teoria do grau coincidente. Finalmente, mencionamos que os resultados inéditos deste trabalho estão contidos em [6] / In this work, we study the bifurcation theory for ordinary dierential equations (we write simply ODEs), as well as the existence of a bifurcation point for periodic solutions of these equations. Then we develop the theory of bifurcation for generalized ordinary differential equations (we write generalized ODEs for short). Such theory is new. We obtained an existence result of a bifurcation point for periodic solutions of generalized ODEs. By means of the correspondence of classic ODEs and generalized ODEs, we were able to translate the results to classic ODEs, now in the framework of generalized ODE. This means that instead of the classic hypothesis that the functions involved in the differential equation are continuously differentiable, we only require that they are Kurzweil-Henstock integrable. We also added a result on the existence of a periodic solution of a generalized ODE and we applied such result to classic ODEs. In order to obtain our main results, we employed the coincidence degree theory. Finally, we point out that our results are contained in [6]

Neste trabalho, estudamos a teoria de bifurcação para equações diferenciais ordinárias (escrevemos simplesmente EDOs), bem como a existência de ponto de bifurcação para soluções periódicas destas equações. Em seguida, desenvolvemos a teoria, até então inexistente, sobre bifurcação para equações diferenciais ordinárias generalizadas (EDOs generalizadas). Neste desenvolvimento, obtivemos para EDOs generalizadas, um resultado sobre existência de ponto de bifurcação para soluções periódicas. Em seguida, através da correspondência entre EDOs e EDOs generalizadas, obtivemos novos resultados sobre a existência de ponto de bifurcação para soluções periódicas para EDOs clássicas, agora sob a ótica das EDOs generalizadas, quando então, em vez de funções continuamente diferenciáveis, necessitamos, apenas, que as funções envolvidas na EDO sejam integráveis no sentido de Kurzweil-Henstock. Adicionamos, também, um resultado sobre a existência de soluções periódicas de EDOs generalizadas e aplicamos tal resultado para EDOs. A fim de obtermos os resultados que pretendíamos, utilizamos a teoria do grau coincidente. Finalmente, mencionamos que os resultados inéditos deste trabalho estão contidos em [6] / In this work, we study the bifurcation theory for ordinary dierential equations (we write simply ODEs), as well as the existence of a bifurcation point for periodic solutions of these equations. Then we develop the theory of bifurcation for generalized ordinary differential equations (we write generalized ODEs for short). Such theory is new. We obtained an existence result of a bifurcation point for periodic solutions of generalized ODEs. By means of the correspondence of classic ODEs and generalized ODEs, we were able to translate the results to classic ODEs, now in the framework of generalized ODE. This means that instead of the classic hypothesis that the functions involved in the differential equation are continuously differentiable, we only require that they are Kurzweil-Henstock integrable. We also added a result on the existence of a periodic solution of a generalized ODE and we applied such result to classic ODEs. In order to obtain our main results, we employed the coincidence degree theory. Finally, we point out that our results are contained in [6]

We investigate the existences and qualitative properties of periodic solutions of the following two classes of nonlinear differential equations: I) (Special) Relativistic Pendulum Equations (RPEs); II) (2-coupled) Gross-Pitaevskii Equations (GPEs). The pendulum equation describes the motion of a pendulum. According to Special Relativity, which was published by A. Einstein in 1905, causality is more fundamental than constant time-space, thus time will ow slower and space will distort to keep causality if the speed of motion is near the speed of light. In such high speed situations, the pendulum equation needs to be revised due to Special Relativity. The revised equation is called RPE. Our result answers some open questions about the existence of multiple periodic solutions for RPEs. GPEs are sometimes called coupled nonlinear schrodinger equations. the Schrodinger equation is the fundamental equation of Quantum Mechanics which is the \exotic" probabilistic fundamental physics law of the \micro" world { the world of atoms and molecules. A well-known physicist and Nobel laureate, R. Feynman, said \I think I can safely say that nobody understands quantum mechanics." which indicates the physical/ philosophical difficulty of interpretations. It raises paradoxical problems such the well-known Schrodinger's Cat. Setting aside these difficult, if we combine Special Relativity and Quantum Mechanics as a many-body system, then we have Quantum Field Theory (QFT) which is more deterministic, and governs even elementary particle physics. GPEs are also related to QFT. For example, superconductivity and Bose Einstein Condensates (BEC). These phenomena in condensed matter physics can be thought of as the emergence of the mysterious micro world physics at \macro" level. We study these equations from the viewpoint of mathematical interest. It is generally difficult to solve nonlinear differential equations. It is also generally difficult even to prove the existence of solutions. Although we show there exist solutions, we still do not know how to solve the differential equations analytically. Variational Methods (or Calculus of Variations) are useful tools to show there exist solutions of differential equations. The idea is to convert the problem of solving equations into the problem of finding critical points (i.e. minimum/maximum points or saddle points) of a functional, and each critical point can generally correspond to a weak solution. However, it is also generally difficult to find out such critical points because we look for critical points in an infinite-dimensional functions space. Thus many advanced mathematical theories or tools have been developed and used for decades in nonlinear analysis. We use some topological theories. From information of the functional's shape, these theories deduce if there exists a critical point, or how many critical points exist. The key of these theories is to use the symmetry of the equations. We also investigate bifurcation structures for II), i.e. the connection structures between the solutions. By linearizations which look at the equations \locally," we reduce the problem in the infinite dimension to one in a finite dimension. Furthermore, it allows us to apply Morse Theory, which connects between local and global aspects of the functional's information. In several cases, we show that there are infinitely many bifurcation points that give rise to global bifurcation branches.

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In this dissertation, the mechanical models of 2-DOF and 4-DOF nonlinear journal bearing rotor systems are established. A more accurate model of oil film forces is derived from Reynolds equations. The periodic motions in such nonlinear journal bearing systems are obtained through discrete mapping method. Such a semi-analytical method constructs an implicit discrete mapping structure for periodic motions by discretization of the continuous journal bearing rotor differential equations. Stable and unstable periodic solutions of periodic motions are obtained with prescribed accuracy. The bifurcation tree of periodic motions in rotor system without oil film forces is demonstrated through the route from period-1 motion to period-8 motion. Stable period-2 and unstable period-1 motion are presented for 2 DOF journal bearing rotor system. Possibly infinite periodic solutions are found in 4 DOF journal bearing rotor system. For the rotor systems, the stability and bifurcations of periodic motions are analyzed through eigenvalue analysis of the corresponding Jacobian matrix of the discretized nonlinear systems. The frequency amplitude characteristics of periodic motions in 2 DOF journal bearing system are presented for a good understanding of the nonlinear dynamics of journal bearing rotor system in frequency domain . The rich dynamics of the journal bearing systems are discovered. The numerical illustrations of stable periodic motions are brought out with the initial conditions from analytical prediction.

Abordaremos o estudo de condições para que certas equações diferenciais parciais tenham solução. Consideraremos equações do tipo Lu = f; onde tomamos L em algumas classes de campos vetoriais em toros de dimensão maior que dois. Tais campos vetoriais são operadores que agem no espaço das funções definidas no toro e que são infinitamente diferenciáveis. A principal questão é determinar quando tais operadores têm imagem fechada. Temos também interesse em saber quando que a imagem de tais operadores e um subespaço de codimensão finita, bem como estudar a regularidade de tais operadores. As respostas de tais questões envolvem certas propriedades dos coeficientes desses operadores, onde citamos: a conexidade de sub-níveis de primitivas da parte imaginária dos coeficientes; condições Diofantinas; a ordem de anulamento dos coeficientes e relações entre as ordens de anulamento das partes real e imaginária dos coeficientes; além disso, o número de vezes que a parte imaginária de um coeficiente c muda de sinal entre dois zeros consecutivos de c também desempenha um papel. Conseguimos caracterizar a resolubilidade e a hipoelíticidade global de campos vetoriais do tipo tubo em toros de dimensão maior do que dois, estendendo os resultados em dimensão dois. Depois, em dimensões, fornecemos condições que respondem sobre a imagem ser ou não fechada, para uma outra classe de campos vetoriais que não são do tipo tubo. Uma de tais condições esta relacionada com a famosa condição (P) de Nirenberg-Treves. Em particular, obtemos o mesmo para uma classe de campos vetoriais em dimensão são dois, para os quais a codimensão da imagem foi exaustivamente estudada. / We are concerned with the study of properties so that we can solve certain partial differential equations. We will consider equations of the form Lu = f; where we take L in some classes of vector fields on tori of dimension greater than two. This vector fields are viewed as operators acting on the space of smooth functions deffned on the torus. The main questions to study the closedness of the range of L. It is also of interest to know whe ther the range has finite codimension, as well as to study the regularity of L. The answers of these questions are connected with certain properties of the coeffcients of L; such as: Diophantine conditions; the connectedness of some sublevel sets involving primitive so fthe imaginary part of the coeffcients; the order of vanishing of each coeffcient and relations between the order of vanishing of the real and imaginary parts of each coeffcient; in addition, the number of times that the imaginary part of a coeffcient c changes sign between two consecutive zeros of c also plays a role. We characterize both global solvability and hypoellipticity for vector fields of tube type on tori of dimension greater than two, extending the results in dimension two. More over, in dimension three, we find conditions for the closedness of the range for a class of vector fields which are not of tube type. One of theese conditions is related to the well known Nirenberg-Treves condition (P). In particular,we obtain the same for a class of vector fields on the two- torus,for which the codimension of the range was largely studied.

Abordaremos o estudo de condições para que certas equações diferenciais parciais tenham solução. Consideraremos equações do tipo Lu = f; onde tomamos L em algumas classes de campos vetoriais em toros de dimensão maior que dois. Tais campos vetoriais são operadores que agem no espaço das funções definidas no toro e que são infinitamente diferenciáveis. A principal questão é determinar quando tais operadores têm imagem fechada. Temos também interesse em saber quando que a imagem de tais operadores e um subespaço de codimensão finita, bem como estudar a regularidade de tais operadores. As respostas de tais questões envolvem certas propriedades dos coeficientes desses operadores, onde citamos: a conexidade de sub-níveis de primitivas da parte imaginária dos coeficientes; condições Diofantinas; a ordem de anulamento dos coeficientes e relações entre as ordens de anulamento das partes real e imaginária dos coeficientes; além disso, o número de vezes que a parte imaginária de um coeficiente c muda de sinal entre dois zeros consecutivos de c também desempenha um papel. Conseguimos caracterizar a resolubilidade e a hipoelíticidade global de campos vetoriais do tipo tubo em toros de dimensão maior do que dois, estendendo os resultados em dimensão dois. Depois, em dimensões, fornecemos condições que respondem sobre a imagem ser ou não fechada, para uma outra classe de campos vetoriais que não são do tipo tubo. Uma de tais condições esta relacionada com a famosa condição (P) de Nirenberg-Treves. Em particular, obtemos o mesmo para uma classe de campos vetoriais em dimensão são dois, para os quais a codimensão da imagem foi exaustivamente estudada. / We are concerned with the study of properties so that we can solve certain partial differential equations. We will consider equations of the form Lu = f; where we take L in some classes of vector fields on tori of dimension greater than two. This vector fields are viewed as operators acting on the space of smooth functions deffned on the torus. The main questions to study the closedness of the range of L. It is also of interest to know whe ther the range has finite codimension, as well as to study the regularity of L. The answers of these questions are connected with certain properties of the coeffcients of L; such as: Diophantine conditions; the connectedness of some sublevel sets involving primitive so fthe imaginary part of the coeffcients; the order of vanishing of each coeffcient and relations between the order of vanishing of the real and imaginary parts of each coeffcient; in addition, the number of times that the imaginary part of a coeffcient c changes sign between two consecutive zeros of c also plays a role. We characterize both global solvability and hypoellipticity for vector fields of tube type on tori of dimension greater than two, extending the results in dimension two. More over, in dimension three, we find conditions for the closedness of the range for a class of vector fields which are not of tube type. One of theese conditions is related to the well known Nirenberg-Treves condition (P). In particular,we obtain the same for a class of vector fields on the two- torus,for which the codimension of the range was largely studied.

Este trabalho é concernente a periodicidade na equação de Wright. Provaremos a existência de soluções periódicas não constantes, explorando o conceito de ejetividade de um teorema de ponto fixo. Além disso, provamos a existência de uma seqüência infinita de Bifurcação de Hopf. / This work is concerned with periodicity in the Wright's equation. We prove the existence of nonconstant periodic solutions by exploiting the ejectivity concept in a theorem of fixed point. Furthemore, we prove the existence of an infinite sequence of Hopf Bifurcations.

Newton-Picard methods are iterative methods that work well for computing roots of nonlinear equations within a continuation framework. This project presents one of these methods and includes the results of a computation involving the Brusselator problem performed by an implementation of the method. This work was done in collaboration with Andrew Salinger at Sandia National Laboratories.

Este trabalho é concernente a periodicidade na equação de Wright. Provaremos a existência de soluções periódicas não constantes, explorando o conceito de ejetividade de um teorema de ponto fixo. Além disso, provamos a existência de uma seqüência infinita de Bifurcação de Hopf. / This work is concerned with periodicity in the Wright's equation. We prove the existence of nonconstant periodic solutions by exploiting the ejectivity concept in a theorem of fixed point. Furthemore, we prove the existence of an infinite sequence of Hopf Bifurcations.