Neste trabalho, são discutidas algumas propriedades básicas sobre a convergência de métodos de passo múltiplo lineares aplicados à solução numérica de problemas de condições iniciais para uma ampla classe de funções f de interesse nas aplicações. Além disso, também são discutidos vários aspectos básicos da teoria de equações algébrico-diferenciais lineares onde A(t),B(t) são matrizes nxn suficientemente diferenciáveis, com A(t) singular (i.e., não inversível) em todo o intervalo de interesse. / In this work, we discuss some of the basic results about the convergence of linear multistep methods as applied to the solution of the initial value problem for a large class of functions f including practically ali cases of interest in applications. Moreover, we also discuss some basic theoretical results regarding linear systems of differential algebraic equations where A(t), B(t) are sufficiently smooth n x n matrices, with A(t) singular (i.e., noninvertible) for every value of t concerned.

Orientador: Claudio Aguinaldo Buzzi / Banca: Marco Antonio Teixeira / Banca: Ronaldo Alves Garcia / Banca: Luis Fernando de Osório Mello / Banca: Claudio Gomes Pessoa / Resumo: Este trabalho está relacionado ao estudo de bifurcações e órbitas periódicas de sistemas diferenciais suaves por partes planares em duas e três zonas. Em sistemas com duas zonas, estamos interessados em encontrar uma fronteira de separação para um dado par de sistemas suaves de tal modo que o sistema descontínuo, formado pelo par de sistemas suaves, tem um contínuo de órbitas periódicas. Neste caso, denominamos a fronteira de separação como Fronteira de Centros. Para os sistemas com três zonas, consideramos sistemas lineares por partes contínuo, em que a zona central é degenerada e na qual o determinante da parte linear é nulo. Ao mover um parâmetro específico, detectamos algumas bifurcações até então desconhecidas, exibindo transição de salto nos pontos de equilíbrios e o aparecimento de ciclos limites. Em particular, introduzimos a bifurcação Bainha de Espada, caracterizada pelo nascimento de um ciclo limite de um contínuo de pontos de equilíbrios / Abstract: This work is related to the study of bifurcations and periodic orbits in planar piecewise smooth differential systems with two and three zones. In the systems with two zones, we are interested in finding a separation boundary for a given pair of smooth systems in such a way that the discontinuous system, formed by the pair of smooth systems, has a continuum of periodic orbits. In this case we call the separation boundary as a Center Boundary. For the systems with three zones, we consider continuous piecewise linear systems where the central one is degenerate, that is, the determinant of its linear part vanishes. By moving one special parameter, we detect some new bifurcations exhibiting jump transitions both in the equilibrium location and in the appearance of limit cycles. In particular, we introduce the Scabbard Bifurcation, characterized by the birth of a limit cycle from a continuum of equilibrium points / Doutor

Orientador: Suzete Maria Silva Afonso / Banca: Everaldo de Mello Bonotto / Banca: Marta Cilene Gadotti / Resumo: O objetivo deste trabalho é apresentar a teoria de sistemas dinâmicos em espaços topológicos uniformes. Como uma aplicação, mostraremos a construção de um fluxo para equações diferenciais ordinárias não autônomas e, utilizando a teoria de dinâmica topológica abordada, daremos enfoque ao estudo de estabilidade de soluções e à investigação de condições que garantem a existência de soluções periódicas ou quase periódicas / Abstract: The purpose of this work is to present the theory of dynamical systems in uniform topological spaces. As an application, we will show the construction of a flow for nonautonomous ordinary differential equations and, by using the theory of topological dynamics discussed, we will focus on the study of stability of solutions and on the investigation for conditions that guarantee the existence of periodic or almost periodic solutions / Mestre

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The main objective of this dissertation is to establish the basic results of the Averaging Theory for Ordinary Differential Equations and used them in some problems of Classical Mechanics. Two mechanical problems are given here. The first one is about the existence and stability of periodic solutions in the mathematical pendulum with dissipation. The second one is about the existence of periodic solutions of regularized Hill lunar problem with comes from Celestial Mechanics / O principal objetivo desta dissertação é estabelecer resultados básicos da Teoria da Média para Equações Diferenciais Ordinárias e aplicá-los em alguns problemas de Mecânica Clássica. Estudaremos dois problemas de mecânica. O primeiro versa sobre existência e estabilidade de soluções periódicas no pêndulo com dissipação. O segundo consiste em estudar a existência de soluções periódicas do problema lunar de Hill regularizado proveniente da Mecânica Celeste. / Mestre em Matemática

Neste trabalho, são discutidas algumas propriedades básicas sobre a convergência de métodos de passo múltiplo lineares aplicados à solução numérica de problemas de condições iniciais para uma ampla classe de funções f de interesse nas aplicações. Além disso, também são discutidos vários aspectos básicos da teoria de equações algébrico-diferenciais lineares onde A(t),B(t) são matrizes nxn suficientemente diferenciáveis, com A(t) singular (i.e., não inversível) em todo o intervalo de interesse. / In this work, we discuss some of the basic results about the convergence of linear multistep methods as applied to the solution of the initial value problem for a large class of functions f including practically ali cases of interest in applications. Moreover, we also discuss some basic theoretical results regarding linear systems of differential algebraic equations where A(t), B(t) are sufficiently smooth n x n matrices, with A(t) singular (i.e., noninvertible) for every value of t concerned.

Neste trabalho, são discutidas algumas propriedades básicas sobre a convergência de métodos de passo múltiplo lineares aplicados à solução numérica de problemas de condições iniciais para uma ampla classe de funções f de interesse nas aplicações. Além disso, também são discutidos vários aspectos básicos da teoria de equações algébrico-diferenciais lineares onde A(t),B(t) são matrizes nxn suficientemente diferenciáveis, com A(t) singular (i.e., não inversível) em todo o intervalo de interesse. / In this work, we discuss some of the basic results about the convergence of linear multistep methods as applied to the solution of the initial value problem for a large class of functions f including practically ali cases of interest in applications. Moreover, we also discuss some basic theoretical results regarding linear systems of differential algebraic equations where A(t), B(t) are sufficiently smooth n x n matrices, with A(t) singular (i.e., noninvertible) for every value of t concerned.

Orientador: Laécio Carvalho de Barros / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matemática, Estatística e Computação Científica / Made available in DSpace on 2018-08-18T10:25:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Menegotto_Juliana_M.pdf: 2478347 bytes, checksum: d968a14f6bf0c7261143ea6a2e25e99a (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Para estudar a concentração do fármaco no organismo utiliza-se modelos farmacocinéticos multicompartimentais que, via de regra, são dados por um sistema de equações diferenciais ordinárias (EDO). Neste trabalho propomos um modelo para descrever a dinâmica da concentração a partir de um sistema baseado em regras fuzzy. Para obter a curva da concentração, utilizamos o método de Takagi-Sugeno-Kang (TSK) e as curvas via TSK e EDO são comparadas. Quando o fármaco é administrado em doses múltiplas, o índice de acúmulo no organismo é avaliado através da razão entre as áreas sob a curva referente à dose dada - após atingir o estado estacionário - e a curva da primeira dose. Simulações são feitas em ambiente Matlab e os índices de acúmulo obtidos em ambas curvas são comparados / Abstract: To study the drug concentration in the organism we use multi-compartment pharmacokinetic models that normally are represented mathematically as a system of ordinary differential equations (ODE). In this work, we propose a model for describing the concentration dynamic from a Fuzzy Rule-Based System (FRBS). In order to obtain the concentration curve, we use the Takagi-Sugeno-Kang (TSK) method and the curves via TSK and ODE are compared. When the drug is administered in multiple doses, the drug accumulation index in the organism is computed from the ratio between the areas under the curve of the dose given - after reaching the steady-state - and the curve of the first dose. Simulations are made in Matlab environment and the accumulation index for both curves are compared / Mestrado / Biomatematica / Mestre em Matemática Aplicada

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-12-21T13:46:29Z No. of bitstreams: 1 miguelcutipacoaquira.pdf: 878116 bytes, checksum: 1d11a64ceebc2f6da2e3f07d46ef0468 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-12-22T12:51:57Z (GMT) No. of bitstreams: 1 miguelcutipacoaquira.pdf: 878116 bytes, checksum: 1d11a64ceebc2f6da2e3f07d46ef0468 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-12-22T12:51:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 miguelcutipacoaquira.pdf: 878116 bytes, checksum: 1d11a64ceebc2f6da2e3f07d46ef0468 (MD5) Previous issue date: 2016-05-12 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O uso de espuma para o controle da mobilidade é uma técnica potencial que melhora a eficiência na recuperação avançada de óleo. As propriedades da espuma são controladas pela dinâmica de criação e destruição seguindo os modelos mais usados de balanço de populaçãoemodelosdeequilíbriolocal,considerandoalgumashipótesescomodeslocamento unidimensional, método do fluxo fracionário. O surfactante como componente da fase liquida é responsável da criação de espuma. Em muitos artigos por simplicidade a concentração do surfactante é considerada constante. Neste trabalho não é considerado esta simplificação. O objetivo deste trabalho é desenvolver um modelo onde a concentração do surfactante é descrita por uma equação de balanço. O modelo é completado por equações de balanço de massa de água, gás e a concentração de bolhas de espuma. A geração e destruição de bolhas é descrita pela dinâmica do modelo cinético de primeira ordem. Para estudar matematicamenteomodelousamosferramentasdeequaçõesdiferenciaisordináriaseondas viajantes. Para estados de equilíbrio adequados mostramos a existência de ondas viajantes. Para o caso particular, desprezando a pressão capilar, a existência foi rigorosamente provada. Para o caso geral, uma investigação numérica foi realizada. / Theuseoffoamtocontrolthemobilityisapotentialtechniquethatimprovestheefficiency of the enhanced oil recovery. The properties of the foam are controlled by the dynamics of creation and destruction following the most used population balance models and models in local equilibrium. Under some assumptions, one-dimensional displacements, the fractional flow method. The surfactant as a component of the water phase is responsible for the foam generation e destruction. Some papers neglect this component for simplicity. In the present work the surfactant concentration is considered. Inthepresentworkthesurfactantphaseisconsideredinthemodelasseparatebalancelaw. The model is complete with mass balance equations of water, gas and the concentration of bubbles foam. The bubble generation and destruction is described by dynamic of the first order kinetic model. The mathematically study was based on ordinary differential equation tools and traveling waves analysis. For reasonable equilibrium conditions we study the existence of the traveling wave solution. For the particular case neglecting the capillary pressure, the existence was proved rigorously. For the general case numerical investigation was performed.

Submitted by Luanna Matias (lua_matias@yahoo.com.br) on 2015-05-15T18:05:08Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Ricardo da Silva Santos - 2015.pdf: 789332 bytes, checksum: 923307ee147a03d1a874647f6dcf4c9e (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luanna Matias (lua_matias@yahoo.com.br) on 2015-05-15T18:08:48Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Ricardo da Silva Santos - 2015.pdf: 789332 bytes, checksum: 923307ee147a03d1a874647f6dcf4c9e (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-05-15T18:09:06Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Ricardo da Silva Santos - 2015.pdf: 789332 bytes, checksum: 923307ee147a03d1a874647f6dcf4c9e (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2015-03-27 / This work was divided into three chapters , the rst we have some basic de nitions for the study of di erential equations, and basic results as Euler's formula and Wronskian . In the second chapter, we talked about Di erential Equations of First Order Linear, and commenting on PVI, and the Theorem of Existence and Uniqueness for ODEs. In the third and main chapter, we work with resolution methods Di erential Equations. In particular, we present a unnusual in mathematics literature to solve Linear Di erential Equations, which is by Equation Characteristic. / Este trabalho foi dividido em 3 capítulos. No primeiro temos algumas de finições básicas para o estudo de Equações Diferenciais, e resultados básicos como a fórmula de Euler e Wronskiano. No segundo capítulo, falamos sobre Equações Diferenciais Lineares de Primeira Ordem, além de comentarmos sobre o que vem a ser Problema do Valor Inicial (PVI), e o Teorema da Existência e Unicidade para EDO's. No terceiro e principal capítulo, trabalhamos com métodos de resolução de uma Equação Diferencial Ordinária Com Coe ficentes Constantes. Em especial, apresenta-mos um método não tão usual na literatura Matemática pra resolver EDOs Lineares, que é através da Derivação da Equação Caraterística.

Os progressos computacionais nas últimas décadas e a teoria matemática cada vez mais sólida têm possibilitado a resolução de problemas de alta complexidade, permitindo uma modelagem cada vez mais detalhada da realidade. Tal verdade aplica-se inclusive para os sistemas rígidos de Equações Diferencias Ordinárias (EDOs): existem métodos numéricos altamente performáticos para este tipo de problema, que permitem uma grande variação no tamanho do passo de integração sem impactar na sua convergência. Este trabalho apresenta um estudo sobre o conceito de rigidez e técnicas numéricas para resolução de problemas rígidos de EDOs. O que nos motivou a estudar tais técnicas foram problemas oriundos da Física Nuclear que envolvem cadeias de decaimento radioativo. Estes problemas podem ser modelados por uma cadeia fechada de compartimentos que se traduz em um sistema de EDOs. Os elementos destas cadeias podem possuir constantes de decaimento com ordens de grandeza muito distintas, caracterizando a sua rigidez e exigindo cautela na resolução das equações que as modelam. Embora seja possível determinar a solução analítica para estes problemas, o uso de métodos numéricos facilita a obtenção da solução quando consideramos sistemas com um número elevado de equações. Além disso, soluções numéricas permitem adaptações na modelagem ou em ajustes de dados com mais facilidade. Métodos implícitos são indicados para a resolução deste tipo de problema, pois possuem uma região de estabilidade ilimitada. Neste trabalho, implementamos dois métodos numéricos que possuem esta característica: o método de Radau II e o método de Rosenbrock. Estes métodos foram utilizados para obtenção de soluções numéricas robustas para problemas rígidos de decaimento radioativo envolvendo cadeias naturais e artificiais, considerando retiradas de elementos das cadeias durante o processo de decaimento e quando queremos determinar qual era o estado inicial de uma cadeia que está em decaimento. Ambos os métodos foram implementados com estratégias de controle do tamanho do passo de integração e produziram resultados consistentes dentro de uma precisão pré-fixada. / The computational progress in the last decades and the increasingly solid mathematical theory have made possible the resolution of highly complex problems allowing an ever more detailed modelling of reality. This is true even for the systems of stiff Ordinary Differential Equations (ODEs): there are highly performative numerical methods for this kind of problem which allow a wide variation in the size of integration step without impacting on their convergence. This thesis presents a study about the concept of stiffness and numerical techniques to solve stiff problems of ODEs. What motivated us to study these techniques were problems from the Nuclear Physics involving radioactive decay chains. These problems could be modelled by a closed chain of compartments which is translated into a system of ODEs. The elements of these chains could have decay constants with very different orders of magnitude which characterizes the stiffness of the problem and requires caution in solving the model equations. Although it is possible to determine the analytical solution to these problems when we consider systems with a high number of equations, calculate the solution by numerical methods becomes easier. Furthermore, numerical solutions allow adaptations in modelling or data adjustments more easily. Implicit methods are indicated to solve this kind of problem because they have an unlimited region of stability. In this study, we implemented two numerical methods which have this feature: Radau II method and Rosenbrock method. These methods were used to obtain robust numerical solutions for stiff problems of radioactive decay involving natural and artificial chains, considering the removal of elements during the decay process and when we want to determine what was the initial state of a chain which is decaying. Both methods were implemented with control strategies for integration step size providing consistent results within a pre-established accuracy.