Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / In this thesis we studied the theory of stability in equilibrium solutions of autonomous Hamiltonian systems with two degrees of freedom in degenerate cases. We specifically focusedour study on two cases, namely, when there are a first-order single resonance and a first-orderdouble resonance. After approaching standardization algorithms of the Hamiltonianquadratic part, the main technique used is to obtain the normal form of the Hamiltonian Lie up to a suitable order and,by using the theorem of Invariant Curve, we provided some conditions for stability of the new Hamiltonian coefficients. We studied the classical theorems of Chetaev, assuming that the origin of the phase space corresponds to the balance of that system. As an illustration, we resolved a partial reciprocal of Lagrange-Dirichlet theorem with two degrees of freedom, and made some comments regarding this reciprocal to one degree of freedom. / Nesta dissertação, estudamos a teoria de estabilidade em soluções de equilíbrios de sistemas Hamiltonianos autônomos com dois graus de liberdade em casos degenerados. Concentramos o estudo especificamente em dois casos, a saber, quando há uma ressonância de primeira ordem e dupla ressonância de primeira ordem. Após abordarmos algoritmos de normalização da parte quadrática do Hamiltoniano, a técnica principal utilizada consiste em obter a forma normal de Lei do Hamiltoniano até uma ordem adequada e usando o teorema da Curva Invariante, fornecemos algumas condições para estabilidade a partir dos coeficientes do novo Hamiltoniano. Estudamos os teoremas clássicos de Chetaev, supondo que a origem do espaço de fase corresponde ao equilíbrio desse sistema. Como ilustração, resolvemos uma recíproca parcial do teorema de Dirichlet-Lagrange, com dois graus de liberdade, tecendo ainda alguns comentários a respeito desta recíproca para um grau de liberdade.

Submitted by Diego Navarro Pozo (the.electric.me@gmail.com) on 2018-10-23T14:56:18Z No. of bitstreams: 1 dissert diego revisada + ficha + assinaturas.pdf: 953096 bytes, checksum: 005110857b3e2e871af759d632f8ef55 (MD5) / Approved for entry into archive by Janete de Oliveira Feitosa (janete.feitosa@fgv.br) on 2018-10-23T15:26:47Z (GMT) No. of bitstreams: 1 dissert diego revisada + ficha + assinaturas.pdf: 953096 bytes, checksum: 005110857b3e2e871af759d632f8ef55 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-29T18:11:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissert diego revisada + ficha + assinaturas.pdf: 953096 bytes, checksum: 005110857b3e2e871af759d632f8ef55 (MD5) Previous issue date: 2018-07-30 / Os sistemas Hamiltonianos formam uma das classes mais importantes de equações diferenciais. Além de constituírem o formalismo central da física clássica, sua aplicação se estende a uma grande variedade de outros campos de estudo. Esses sistemas possuem uma característica notória do ponto de vista da matemática, a saber, que a sua ação sobre seus estados iniciais preserva uma estrutura geométrica conhecida como simpleticidade. Este fato tem importantes consequências sobre as características qualitativas do comportamento do sistema, em especial no longo prazo. Neste trabalho, são estudados métodos numéricos para obter soluções aproximadas para sistemas Hamiltonianos (já que, via de regra, soluções exatas não podem ser encontradas) que preservem a estrutura simplética das equações originais. Para tal, é feita uma revisão da teoria clássica da integração numérica de equações diferenciais, bem como de temas mais recentes como os integradores exponenciais. Além de expor a literatura mais recente sobre integradores simpléticos do tipo Runge-Kutta Exponencial, o trabalho propõe um algoritmo para o cálculo computacionalmente eficientes de integrais envolvendo exponenciais de matrizes, que são centrais para a integração simplética estável de ordem alta. / Hamiltonian systems form one of the most important classes of differential equations describing the evolution of physical phenomena. They are the backbone of classical mechanics and their application covers many different areas such as molecular dynamics, hydrodynamics, celestial and statistical mechanics, just to mention a few of them. A noteworthy feature of Hamiltonian systems is that their flow possesses a geometric property -known as symplecticity- which has a major impact on the long-time behavior of the solution. Since in general closed-form solutions can be found only in few particular cases, the construction and analysis of numerical integrators -able to produce discrete approximations that are also symplecticity preserving- is crucial for studying these systems. In this work we present the key ideas about Hamiltonian systems and their theoretical properties. We also review the main numerical methods and techniques to design and analyze symplectic integrators. Special attention is given to the stability and dynamical properties of the methods, as well as their effectiveness for long-term simulations. Finally, we propose an algorithm to improve the computational implementation of the family of exponential-based symplectic integrators recently found in the literature.

Orientador: Paulo Regis Caron Ruffino / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Cientifica / Made available in DSpace on 2018-08-12T16:41:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_FabianoBorgesda_D.pdf: 848923 bytes, checksum: 27f2cf2ad665ac271db23db385dab86f (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Este trabalho consiste basicamente em três níveis de decomposições de fluxos estocásticos: 1) decomposição via G-estruturas; 2) decomposição com componente em trajetórias hamiltonianas e 3) conjugações de fluxos aleatórios ¿Observação: O resumo, na íntegra poderá ser visualizado no texto completo da tese digital. / Abstract: This thesis concerns three different kind of decomposition of stochastic flows: 1) decompositions preserving G-structures; 2) decompositions with a component whose trajectories are hamiltonians and; 3) tensor preserving conjugacies with random time differentiable cociclos ...Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations. / Doutorado / Sistemas Dinamicos / Doutor em Matemática

Orientadores: Djairo Guedes de Figueiredo, Francisco Odair Vieira de Paiva / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Cientifica / Made available in DSpace on 2018-08-09T03:12:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DosSantos_EdersonMoreira_D.pdf: 980783 bytes, checksum: 2dea209d1deff43e05e904ee8e9a1dac (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Neste trabalho consideramos duas classes de sistemas não homogêneos sendo que em certos casos uma dessas classes tranforma-se em um sistema gradiente, enquanto que a outra em um sistema de tipo Hamiltoniano. Analisamos as questões de existência, não-existênca, unicidade e multiplicidade de solu-ções.Para obter nossos resultados empregamos o método de subsolução e super-solução, minimização de funcionais, teorema da função implícita, teorema de multiplicadores de Lagrange, Teorema do Passo da Montanha, um teorema de representação de Riesz para alguns espaços de Sobolev e o Princípio de Concentração de Compacidade / Abstract: In this work we consider two classes of nonhomogeneous systems, where in certain cases one of these classes turns to be a gradient system, while the other one becomes a system of Hamiltonian type. We are concerned about the questions of existence, nonexistence, uniqueness and multiplicity of solutions. To obtain our results we apply the method of subsolutions and supersolutions, minimization of functionals, the Lagrange multiplier theorem, the Mountain Pass Theorem, a Riesz¿s representation theorem for certain Sobolev spaces and the Concentration-Compactness Principle / Doutorado / Doutor em Matemática

O estudo do comportamento assintótico de densidades de algumas subestruturas é uma das principais áreas de estudos em combinatória. Na Teoria das Permutações, fixadas permutações ?1 e ?2 e um inteiro n > 0, estamos interessados em estudar o comportamento das densidades de ?1 e ?2 na família de permutações de tamanho n. Assim, existem duas direções naturais que podemos seguir. Na primeira direção, estamos interessados em achar a permutação de tamanho n que maximiza a densidade das permutações ?1 e ?2 simultaneamente. Para n suficientemente grande, explicitamos a densidade máxima que uma família de permutações podem assumir dentre todas as permutações de tamanho n. Na segunda direção, estamos interessados em achar a permutação de tamanho n que minimiza a densidade de ?1 e ?2 simultaneamente. Quando ?1 é a permutação identidade com k elementos e ?2 é a permutação reversa com l elementos, Myers conjecturou que o mínimo é atingido quando tomamos o mínimo dentre as permutações que não possuem a ocorrência de ?1 ou ?2. Mostramos que se restringirmos o espaço de busca somente ao conjunto de permutações em camadas, então a Conjectura de Myers é verdadeira. Por outro lado, na Teoria dos Grafos, o problema de encontrar um circuito Hamiltoniano é um problema NP-completo clássico e está entre os 21 problemas Karp. Dessa forma, uma abordagem comum na literatura para atacar esse problema é encontrar condições que um grafo deve satisfazer e que garantem a existência de um circuito Hamiltoniano em tal grafo. O célebre resultado de Dirac afirma que se um grafo G de ordem n possui grau mínimo pelo menos n/2, então G possui um circuito Hamiltoniano. Seguindo a linha de Dirac, mostramos que, dados inteiros 1 6 l 6 k/2 e ? > 0 existe um inteiro n0 > 0 tal que, se um hipergrafo k-uniforme H de ordem n satisfaz ?k-2(H) > ((4(k - l) - 1)/(4(k - l)2) + ?) (n 2), então H possui um l-circuito Hamiltoniano. / The study of asymptotic behavior of densities of some substructures is one of the main areas in combinatorics. In Permutation Theory, fixed permutations ?1 and ?2 and an integer n > 0, we are interested in the behavior of densities of ?1 and ?2 among the permutations of size n. Thus, there are two natural directions we can follow. In the first direction, we are interested in finding the permutation of size n that maximizes the density of the permutations ?1 and ?2 simultaneously. We explicit the maximum density of a family of permutations between all the permutations of size n. In the second direction, we are interested in finding the permutation of size n that minimizes the density of ?1 and ?2 simultaneously. When ?1 is the identity permutation with l elements and ?2 is the reverse permutation with k elements, Myers conjectured that the minimum is achieved when we take the minimum among the permutations which do not have the occurrence of ?1 or ?2. We show that if we restrict the search space only to set of layered permutations and k > l, then the Myers\' Conjecture is true. On the other hand, in Graph Theory, the problem of finding a Hamiltonian cycle is a NP-complete problem and it is among the 21 Karp problems. Thus, one approach to attack this problem is to find conditions that a graph must meet to ensure the existence of a Hamiltonian cycle on it. The celebrated result of Dirac shows that a graph G of order n that has minimum degree at least n/2 has a Hamiltonian cycle. Following the line of Dirac, we show that give integers 1 6 l 6 k/2 and gamma > 0 there is an integer n0 > 0 such that if a hypergraph k-Uniform H of order n satisfies ?k-2(H) > ((4(k-l)-1)/(4(k-l)2)+?) (n 2), then H has a Hamiltonian l-cycle.

The existence and uniqueness of Lagrangian invariant subspaces of Hamiltonian matrices is studied. Necessary and sufficient conditions are given in terms of the Jordan structure and certain sign characteristics that give uniqueness of these subspaces even in the presence of purely imaginary eigenvalues. These results are applied to obtain in special cases existence and uniqueness results for Hermitian solutions of continuous time algebraic Riccati equations.

When the eigenvalues of a given eigenvalue problem are symmetric with respect to the real and the imaginary axes, we speak about a Hamiltonian eigenvalue symmetry or a Hamiltonian structure of the spectrum. This property can be exploited for an efficient computation of the eigenvalues. For some elliptic boundary value problems it is known that the derived eigenvalue problems have this Hamiltonian symmetry. Without having a specific application in mind, we trace the question, under which assumptions the spectrum of a given quadratic eigenvalue problem possesses the Hamiltonian structure.

This thesis is a part of collaborated project between Alstom and Blekinge Institute of Technology. In this thesis a fifth order non- linear Hamilton observer is applied on a series resonant converter. Two models for individual modes are given for a resonant power converter, one is suitable for simulation and other is suitable for simulation and analysis. The circuit is run in eight modes. A switched model of a fifth order DC/DC converter consisting of eight different switching modes has been derived and the performance of the circuit is studied under several conditions by simulation. / +917893357437

In chapter 2, we study two Kaup-Newell-type matrix spectral problems, derive their soliton hierarchies within the zero curvature formulation, and furnish their bi-Hamiltonian structures by the trace identity to show that they are integrable in the Liouville sense. In chapter 5, we obtain the Riemann theta function representation of solutions for the first hierarchy of generalized Kaup-Newell systems. In chapter 3, using Hirota bilinear forms, we discuss positive quadratic polynomial solutions to generalized bilinear equations, which generate lump or lump-type solutions to nonlinear evolution equations, and propose an algorithm for computing higher-order lump or lump-type solutions. In chapter 4, we study mixed exponential and trigonometric wave solutions (called complexitons) to general bilinear equations, and propose two methods to find complexitons to generalized bilinear equations. We also succeed in proving that by choosing suitable complex coefficients in soliton solutions, multi-complexitons are actually real wave solutions from complex soliton solutions and establish the linear superposition principle for complexion solutions. In each chapter, we present computational examples.

We derive two hierarchies of 1+1 dimensional soliton-type integrable systems from two spectral problems associated with the Lie algebra of the special orthogonal Lie group SO(3,R). By using the trace identity, we formulate Hamiltonian structures for the resulting equations. Further, we show that each of these equations can be written in Hamiltonian form in two distinct ways, leading to the integrability of the equations in the sense of Liouville. We also present finite-dimensional Hamiltonian systems by means of symmetry constraints and discuss their integrability based on the existence of sufficiently many integrals of motion.