Um dos teoremas conhecidos de Poincaré afirma: Seja f um homeomorfismo do círculo que preserva orientação. Se p/q, com mdc(p, q) = 1, é o número de rotação de f, então f possui um ponto periódico de período q. Quando o conceito de número de rotação para um homeomorfismo do círculo é generalizado para um homeomorfismo f : T2 ? T2 homotópico à identidade, o resultado é um subconjunto convexo do plano R2, chamado conjunto de rotação e é denotado por ½(F) onde F é um levantamento de f. No caso que ½(F) tem interior não vazio, J. Franks obteve resultados análogos ao Teorema de Poincaré. Nesta dissertação estudamos um resultado análogo, obtido por Jonker e Zhang, quando ½(F) não tem interior. Mais precisamente: assumimos que ½(F) é um segmento de reta com inclinação irracional e mostramos que se 1 n(p1, p2) ? ½(F), com mdc(p1, p2, n) = 1, então f possui um ponto periódico de período n / One of the well know results of Poincaré state: Let f be an orientation preserving circle homeomorphism. If p/q, with mdc(p, q) = 1, is the rotation number of f, then there is a periodic point for f whose period is q. When the concept of rotations number, for orientation preserving circle homeomorphism, is generalized for torus homeomorphism f : T2 ? T2 that are homotopic to the identity, it results in a convex subset of R2, called rotation set and is denoted by ½(F) where F is a lifting of f. In the case that ½(F) has non-empty interior, J. Franks proved similar results to the Poincaré Theorem. In this work, when ½(F) has empty interior, we study an similar result obtained by Jonker and Zhang. More precisely: they suppose that the rotation set ½(F) is a line segment with irrational slope and demonstrate that if 1 n(p1, p2) ? ½(F), with mdc(p1, p2, n) = 1, then f has a periodic point of period n

Um dos teoremas conhecidos de Poincaré afirma: Seja f um homeomorfismo do círculo que preserva orientação. Se p/q, com mdc(p, q) = 1, é o número de rotação de f, então f possui um ponto periódico de período q. Quando o conceito de número de rotação para um homeomorfismo do círculo é generalizado para um homeomorfismo f : T2 ? T2 homotópico à identidade, o resultado é um subconjunto convexo do plano R2, chamado conjunto de rotação e é denotado por ½(F) onde F é um levantamento de f. No caso que ½(F) tem interior não vazio, J. Franks obteve resultados análogos ao Teorema de Poincaré. Nesta dissertação estudamos um resultado análogo, obtido por Jonker e Zhang, quando ½(F) não tem interior. Mais precisamente: assumimos que ½(F) é um segmento de reta com inclinação irracional e mostramos que se 1 n(p1, p2) ? ½(F), com mdc(p1, p2, n) = 1, então f possui um ponto periódico de período n / One of the well know results of Poincaré state: Let f be an orientation preserving circle homeomorphism. If p/q, with mdc(p, q) = 1, is the rotation number of f, then there is a periodic point for f whose period is q. When the concept of rotations number, for orientation preserving circle homeomorphism, is generalized for torus homeomorphism f : T2 ? T2 that are homotopic to the identity, it results in a convex subset of R2, called rotation set and is denoted by ½(F) where F is a lifting of f. In the case that ½(F) has non-empty interior, J. Franks proved similar results to the Poincaré Theorem. In this work, when ½(F) has empty interior, we study an similar result obtained by Jonker and Zhang. More precisely: they suppose that the rotation set ½(F) is a line segment with irrational slope and demonstrate that if 1 n(p1, p2) ? ½(F), with mdc(p1, p2, n) = 1, then f has a periodic point of period n

No presente trabalho iremos provar, usando a folheação de Brouwer-Le Calvez e a teoria de forcing dela derivada, que dado um homeomorfismo f do toro isotópico à identidade tal que seu conjunto de rotação é um segmento de reta com inclinação irracional e tendo 0 como um ponto extremal, então f não possui difusão sublinear na direção perpendicular à direção do conjunto de rotação / In the present work we will prove, using the Brouwer-Le Calvez foliation and the forcing theory derived from it, that given a torus homeomorphism f isotopopic to the identity such that its rotation set is a line segment with irrational slope and 0 is an extreme point, then f does not have sublinear diffusion in the direction perpendicular to the direction of the rotation set.

No presente trabalho apresentamos um estudo sobre a dinâmica de homeomorfismos do toro homotópicos à Dehn twists. No caso conservativo, provamos que se $f$ preserva área e tem um levantamento $\\hat$ para o cilindro com fluxo zero, então, precisamente, ou $f$ é um homeomorfismo do anel, ou possui pontos no cilindro com velocidades verticais positiva e negativa, por iteradas de $\\hat$. Isso resolve a conjectura de Boyland para essa classe de homotopia. Já no caso geral, mostramos um resultado análogo. Além disso, fornecemos uma condição extremamente simples que, quando satisfeita, implica que o conjunto de rotação vertical contém um intervalo e, portanto, que $f$ tem entropia topológica positiva. / The present thesis is concerned with the dynamics of homeomorphisms of the torus homotopic to Dehn twists. We prove that if $f$ is area preserving and it has a lift $\\hat$ to the cylinder with zero flux, then either $f$ is an annulus homeomorphism, or there are points in the cylinder with positive vertical velocity and others with negative vertical velocity, for iterates of $\\hat$. This solves a version of Boyland\'s conjecture to this setting. We extend some theorems we already obtained for Dehn twists with the area preservation hypothesis to a more general class. Finally, we also give a simple explicit condition which, when satisfied, implies that the vertical rotation set contains an interval and thus also implies positive topological entropy.

Dados dois conjuntos compactos e convexos K1, K2 em R², queremos saber se existem f e h, dois homeomorfismos de T², homotópicos à identidade, que comutam, com levantamentos F e H, tais que K1 e K2 são os seus conjuntos de rotação, respectivamente. Neste trabalho, mostramos alguns casos onde isto não pode acontecer, assumindo restrições nos conjuntos de rotação. Além disso, introduzimos o conceito de conjunto de rotação para semigrupos Abelianos finitamente gerados por homeomorfismos homotópicos à identidade, mostrando um caso em que o semigrupo é anular. / Let K1, K2 in R² be two convex, compact sets. We would like to know if there are commuting homeomorphisms f and h of T², homotopic to the identity, with lifts F and H, such that K1 and K2 are their rotation sets, respectively. In this work, we proof some cases where it cannot happen, assuming some restrictions on rotation sets. Besides that, we introduce the concept of rotation set for Abelian semi-groups finitely generated by homeomorphisms homotopic to the identity, showing a case where the semi-group is annular.

A ideia deste trabalho é apresentar a conjetura de Boyland para o anel e mostrar algums resultados nessa direção. Tal conjectura diz que: Dado um homeomorfismo irrotacional do anel, que possui uma medida com número de rotação positivo, é verdade que, neste caso, existem pontos com número de rotação negativo? Para dar uma resposta parcial a esta pregunta, nesta dissertação (baseada no estudo do [7]) começamos considerando os homeomorfismos do anel que preservam orientação, as componentes de fronteira, com número de rotação positivos em ambas fronteiras, e que tem un levantamento transitivo (o motivo desta hipoteses vem de [3]), mostrando que neste caso 0 está no interior do conjunto de rotação. Este resultado vai permitir provar a conjetura para os homeomorfismos do anel irrotacionais, sem pontos fixos na fronteira e com um levantamento transitivo. Além disso vai permitir estudar a dinâmica de tais homeomorfismos. No final do trabalho, estendemos algums dos teoremas provados ao longo dos capítulos anteriores a um conjunto maior de homeomorfismos e estudamos o comportamento de tais homeomorfismos com base nestes resultados. / The idea of this work is to present Boyland´s Conjecture for the annulus and show some results in its direction. The conjecture is the following: Given a homeomorphism of the annulus, which has a measure with positive rotation number, is it true that, in this case, there are points with negative rotation number?. To give a partial answer to this question, in this dissertation (based on [7]) we begin considering the homeomorphisms of the annulus that preserve orientation and boundary components, with positive rotation numbers in the boundaries, with has a transitive lift (the reason for this hypothesis is in [3]), and we show that 0 is in the interior of the rotation set. This result will be of help to prove the Boyland´s Conjecture for rotationless homeomorphisms of the annulus, without fixed points in the boundaries and with a transitive lift. In addition, we will be able to study the dynamics of such homeomorphisms. In the end of this work, we extend some of the theorems proved in the previous chapters to a bigger set of homeomorphisms and we study the behavior of such homeomorphisms using these results.

No presente trabalho apresentamos um estudo sobre a dinâmica de homeomorfismos do toro homotópicos à Dehn twists. No caso conservativo, provamos que se $f$ preserva área e tem um levantamento $\\hat$ para o cilindro com fluxo zero, então, precisamente, ou $f$ é um homeomorfismo do anel, ou possui pontos no cilindro com velocidades verticais positiva e negativa, por iteradas de $\\hat$. Isso resolve a conjectura de Boyland para essa classe de homotopia. Já no caso geral, mostramos um resultado análogo. Além disso, fornecemos uma condição extremamente simples que, quando satisfeita, implica que o conjunto de rotação vertical contém um intervalo e, portanto, que $f$ tem entropia topológica positiva. / The present thesis is concerned with the dynamics of homeomorphisms of the torus homotopic to Dehn twists. We prove that if $f$ is area preserving and it has a lift $\\hat$ to the cylinder with zero flux, then either $f$ is an annulus homeomorphism, or there are points in the cylinder with positive vertical velocity and others with negative vertical velocity, for iterates of $\\hat$. This solves a version of Boyland\'s conjecture to this setting. We extend some theorems we already obtained for Dehn twists with the area preservation hypothesis to a more general class. Finally, we also give a simple explicit condition which, when satisfied, implies that the vertical rotation set contains an interval and thus also implies positive topological entropy.

A ideia deste trabalho é apresentar a conjetura de Boyland para o anel e mostrar algums resultados nessa direção. Tal conjectura diz que: Dado um homeomorfismo irrotacional do anel, que possui uma medida com número de rotação positivo, é verdade que, neste caso, existem pontos com número de rotação negativo? Para dar uma resposta parcial a esta pregunta, nesta dissertação (baseada no estudo do [7]) começamos considerando os homeomorfismos do anel que preservam orientação, as componentes de fronteira, com número de rotação positivos em ambas fronteiras, e que tem un levantamento transitivo (o motivo desta hipoteses vem de [3]), mostrando que neste caso 0 está no interior do conjunto de rotação. Este resultado vai permitir provar a conjetura para os homeomorfismos do anel irrotacionais, sem pontos fixos na fronteira e com um levantamento transitivo. Além disso vai permitir estudar a dinâmica de tais homeomorfismos. No final do trabalho, estendemos algums dos teoremas provados ao longo dos capítulos anteriores a um conjunto maior de homeomorfismos e estudamos o comportamento de tais homeomorfismos com base nestes resultados. / The idea of this work is to present Boyland´s Conjecture for the annulus and show some results in its direction. The conjecture is the following: Given a homeomorphism of the annulus, which has a measure with positive rotation number, is it true that, in this case, there are points with negative rotation number?. To give a partial answer to this question, in this dissertation (based on [7]) we begin considering the homeomorphisms of the annulus that preserve orientation and boundary components, with positive rotation numbers in the boundaries, with has a transitive lift (the reason for this hypothesis is in [3]), and we show that 0 is in the interior of the rotation set. This result will be of help to prove the Boyland´s Conjecture for rotationless homeomorphisms of the annulus, without fixed points in the boundaries and with a transitive lift. In addition, we will be able to study the dynamics of such homeomorphisms. In the end of this work, we extend some of the theorems proved in the previous chapters to a bigger set of homeomorphisms and we study the behavior of such homeomorphisms using these results.

Dados dois conjuntos compactos e convexos K1, K2 em R², queremos saber se existem f e h, dois homeomorfismos de T², homotópicos à identidade, que comutam, com levantamentos F e H, tais que K1 e K2 são os seus conjuntos de rotação, respectivamente. Neste trabalho, mostramos alguns casos onde isto não pode acontecer, assumindo restrições nos conjuntos de rotação. Além disso, introduzimos o conceito de conjunto de rotação para semigrupos Abelianos finitamente gerados por homeomorfismos homotópicos à identidade, mostrando um caso em que o semigrupo é anular. / Let K1, K2 in R² be two convex, compact sets. We would like to know if there are commuting homeomorphisms f and h of T², homotopic to the identity, with lifts F and H, such that K1 and K2 are their rotation sets, respectively. In this work, we proof some cases where it cannot happen, assuming some restrictions on rotation sets. Besides that, we introduce the concept of rotation set for Abelian semi-groups finitely generated by homeomorphisms homotopic to the identity, showing a case where the semi-group is annular.

O conceito de número de rotação originalmente definido para homeomorfismos do círculo S1 que preservam orientação pode ser generalizado para todo homeomorfismo h do anel fechado S1×[0; 1] isotópico à identidade, onde obtemos o chamado conjunto de rotação. Neste trabalho estudamos o caso em que o conjunto de rotação de h se reduz somente a um número irracional ? (neste caso dizemos que h é uma pseudo-rotação irracional), obtendo que para qualquer inteiro positivo n, existe um arco simples ? que une uma componente do bordo do anel à outra, de tal modo que ? é disjunto de seus n primeiros iterados por h: Este resultado é um análogo do Teorema de Kwapisz concernente a difeomorfismos do toro bidimensional [14]. Posteriormente e utilizando o primeiro resultado, provamos que a rotação rígida de ângulo pode ser aproximada por um homeomorfismo conjugado a h. Finalmente, mostramos que ser uma pseudo-rotação irracional é uma propriedade necessária para que um homeomorfismo tenha a propriedade de interseção de curvas e não tenha pontos periódicos. / The concept of rotation number originally defined for orientation preserving homeomorphisms of the circle S1 can be generalized for any homeomorphism h of closed annulus S1×[0; 1] which is isotopic to the identity. In this setting we obtain the so called rotation set. In this work we study the case when the rotation set of h is reduced to a single irrational number ? (we say that h is an irrational pseudo-rotation), and we prove that for any positive integer n, there exists a simple arc ? joining one of the boundary components of annulus to the other, such that ? is disjoint from its n first iterates under h: This result is an analogue of a theorem of Kwapisz dealing with diffeomorphisms of the two-torus [14]. Subsequently and applying the first result, we prove that a rigid rotation of angle can be approximated by a homeomorphism that is conjugate to h: Finally, we prove that to be an irrational pseudo-rotation is a necessary property in order that a homeomorphism has the curves intersection property and no periodic points.