El documento digital no refiere asesor / Estudia la existencia y unicidad de la ecuación de Hamilton Jacobi, donde Rn × [0,∞) −→ R, t ∈ R, H : Rn −→ R es una función llamada Hamiltoniano Du = (ux1 , . . . . . . . . . , uxn). Para alcanzar el objetivo planteado, se empleó el cálculo variacional, las ecuaciones de Hamilton, la transformada de Legendre y la fórmula de Hopf Lax. / Trabajo de suficiencia profesional

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Matemáticas Aplicadas. Ingeniero Civil Matemático / Los sistemas de tipo gradiente son relevantes como sistemas dinámicos en sí y además sirven como marco teórico para estudiar algoritmos de optimización, en particular algoritmos de descenso. Relacionado con este último aspecto, es natural preguntarse si las órbitas tienen longitud finita y convergen, cuando están en un conjunto acotado. El presente trabajo presenta respuestas a tales preguntas, bajo suposiciones especiales pero no restringidas en la práctica: se adoptará el marco de la geometría o-minimal que permite establecer resultados pertinentes sobre el comportamiento de las órbitas en torno a los puntos críticos. Como se verá a coninuación, una función suave f definible en una estructura o-minimal satisface la llamada desigualdad de Kurdyka-Lojasiewicz: en torno a cualquier valor crítico se acotan los gradientes de f inferiormente por una constante. Dicho resultado se adapta en el caso no suave (siempre gracias a las herramientas de la geometría o~-minimal) y se obtiene una cota análoga válida uniformemente para la norma de los subgradientes de f. A grandes rasgos el resultado de Kurdyka-Lojasiewicz consiste en encontrar una función auxiliar (la función desingularizante) estrictamente monótona y suave, de forma que por una parte el sistema gradiente (o bien subgradiente) inducido por la composición de dicha función con f tiene las mismas órbitas, y por otra parte los gradientes (o subgradientes) de dicha composición están acotados inferiormente por una constante. Este proceso es llamado desingularización de la función f, cuya potencia se aprecia explícitamente mediante la parametrización de las trayectorias a través de los niveles de la función f. Por último existe un resultado similar para multiaplicaciones definibles, donde se desingulariza la coderivada, en un sentido que se determinará más adelante. En este caso el sistema dinámico de estudio ya no es un sistema de tipo gradiente o subgradiente, sino que es un sweeping process. Se muestra que si dicho \textit{sweeping process} proviene de una función definible y continua, entonces mediante la desingularización de su coderivada se recuperan los resultados anteriores. En particular se pondrá en evidencia la relación entre la desingularización del sweeping process y la desingularización de la función f que lo define. / Este trabajo ha sido parcialmente financiado por FONDECYT 1130176

Magíster en Gestión de Operaciones / Ingeniero Civil Matemático / En el presente trabajo se estudian dos sistemas de partículas asumiendo ciertas hipótesis que permiten el cálculo explícito de algunas expresiones. El primer sistema en estudio surge del modelo del votante (VM) y del modelo presentado por Durrett y Remenik en [11] (MM), y tiene por regla de evolución una fusión de las que poseen los sistemas anteriores. Dado que los resultados obtenidos sobre este primer sistema son parecidos a los presentados en el paper de Durrett y Remenik ([11]) sobre MM se prosigue, por simplicidad en los cálculos, estudiando éste último y se obtiene: la determinación de una forma analítica para el punto fijo cuando existe, extensión para la muerte de componentes conexas de tamaño finito, extensión para regla de evolución local y extensión a una cantidad finita de especies que comparten el espacio. El estudio realizado se estructura, para cada sistema, de la siguiente manera: primero se analiza un candidato a límite y se buscan las hipótesis necesarias para que éste lo sea efectivamente, luego se extraen propiedades del límite encontrado y se buscan condiciones sobre las cuales éste, en su evolución temporal, exhibe extinción, convergencia a un punto fijo o caos. En el caso con dos especies, además de las conductas mencionadas anteriormente, se establecen condiciones sobre las cuales hay coexistencia. Además, en el sistema con una especie y muerte de componentes conexas de tamaño finito se exhiben cascadas de bifurcación sobre el sistema límite, hecho que no se presenta para la muerte de componentes conexas de tamaño infinito. La ocurrencia de las cascadas de bifurcación no pudo ser demostrada, dada la dificultad algebraica de las expresiones, pero se presentan argumentos que sugieren que éstas se verifican. Finalmente, con esta metodología se permite describir completamente el diagrama de fase para el sistema con una especie y parcialmente para el de dos especies, conjeturando el comportamiento sobre algunas zonas.

En el presente trabajo se estudia la propagación de frentes químicos sujetos a la inestabilidad de Rayleigh- Taylor. El flujo convectivo es modelado utilizando la ecuación de Navier-Stokes. Los resultados serán comparados con los obtenidos con la ley de Darcy. La inestabilidad de Rayleigh-Taylor se presenta cuando dos uidos de distintas densidades separados por una delgada interfaz plana se vuelve inestable debido al gradiente de densidades que ocurre cuando el fluido más denso esta encima del menos denso y bajo la acción de la gravedad. Se consideran fluidos con las siguientes condiciones: inmiscibles, incompresibles e irrotacionales. Para describir el frente de propagación hemos utilizado la ecuación de Kuramoto-Sivashinsky(K-S) acoplada con la ecuación de Navier-Stokes para la evolución del ujo de convección. La solución de la ecuación (K-S) ofrece una rica variedad de comportamiento espaciotemporal: frentes planos, frentes simétricos o asimétricos, frentes oscilantes y caóticos. El análisis de estabilidad lineal muestra regiones de bi-estabilidad para diferentes números de Rayleigh. / In the present work, the propagation of chemical fronts subject to Rayleigh-Taylor instability is studied. Convective ow is modeled using the Navier-Stokes equation. The results will be compared with those obtained with Darcy's law. Rayleigh-Taylor instability occurs when two fluids of different densities separated by a thin at interface becomes unstable due to the density gradient that occurs when the densest fluid is above the less dense and under the action of gravity. They are considered uid with the following conditions: immiscible, incompressible and irrotational. To describe the propagation front we used the Kuramoto-Sivashinsky equation (K-S) coupled with the Navier-Stokes equation for the evolution of the convection ow. The solution of the equation (K-S) offers a rich variety of space-time behavior: at fronts, symmetrical or asymmetric fronts, oscillating and chaotic fronts. The linear stability analysis shows regions of bi-stability for different Rayleigh numbers. / Tesis

En este trabajo desarrollaremos dos aspectos de Dinámica: El primero que trata sobre la dinámica de funciones que van de un intervalo en si mismo, introduciremos las cadenas de Markov y algunos resultados previos para alcanzar al final el teorema de Sharkovsky demostrado con grafos, el cual lo haremos en la primera parte de este trabajo. La segunda parte de este trabajo tratará sobre la teoría ergódica, nos enfocaremos en dos de los teoremas fundamentales que son el teorema de recurrencia de Poincaré y el teorema de Birkhoff. / Tesis

Surface tension driven convection affects the propagation of chemical reaction fronts in liquids. The changes in surface tension across the front generate this type of convection. The resulting fluid motion increases the speed and changes the shape of fronts as observed in the iodate-arsenous acid reaction. We calculate these effects using a thin front approximation, where the reaction front is modeled by an abrupt discontinuity between reacted and unreacted substances. We analyze the propagation of reaction fronts of small curvature. In this case the front propagation equation becomes the deterministic Kardar-Parisi-Zhang (KPZ) equation with the addition of fluid flow. These results are compared to calculations based on a set of reaction-diffusion-convection equations. / Tesis

La presente tesis tuvo como objetivo estudiar frentes de reacción modelados mediante la ecuación de Kuramoto-Sivashinsky sujetos a diferentes tipos de movimiento de fluido: flujo externo de Poiseuille, el cual es contrastado con el flujo de Couette, y flujo convectivo debido a la inestabilidad de Rayleigh-Taylor. En el primer caso, los frentes se propagan a favor o en contra de un flujo estacionario bidimensional entre dos placas paralelas que se conoce como flujo de Poiseuille. Para pequeñas distancias entre las placas, encontramos frentes estacionarios que pueden ser planos, simétricos o asimétricos, dependiendo de la separación de las placas y de la velocidad promedio del fluido externo. Adicionalmente, descubrimos que los frentes simétricos estables que se propagan en sentido opuesto al flujo simétrico externo se vuelven asimétricos al incrementar la rapidez del flujo externo. En el caso del flujo externo de Couette, el flujo es producido por el movimiento de dos placas paralelas en sentidos opuestos. Hallamos que la estabilidad y la forma de los frentes estacionarios dependen de la velocidad relativa entre las placas y de su separación. Estos parámetros desempeñan un papel importante, puesto que pueden convertir frentes inestables en estables. En el último caso, las inestabilidades en el frente producidas cuando un fluido más denso se encuentra encima de un fluido menos denso se conocen como inestabilidades de Rayleigh-Taylor y son causadas por la diferencia de densidades a través del frente bajo la acción de la gravedad. El frente describe la interfaz delgada que separa los fluidos de diferente densidad dentro de dos placas paralelas verticales; mientras que la convección causada por las fuerzas de flotación a través de la interfaz delgada determina el flujo debido a la inestabilidad de Rayleigh-Taylor. Para el estudio de los efectos del flujo externo sobre los frentes de reacción, primero obtuvimos los frentes y luego realizaremos un análisis de estabilidad lineal para determinar la estabilidad de los frentes bajo los tres tipos de movimiento del fluido. La forma de los frentes y sus respectivas regiones de estabilidad fueron contrastadas con los frentes en ausencia de flujo externo. Los resultados de la investigación fueron publicados en tres revistas internacionales arbitradas e indexadas: Physical Review E (2012), Chaos (2014), y European Physics Journal (2014). Adicionalmente, la tesis presenta resultados para frentes oscilantes y sus transiciones al caos debido a la interacción del frente de reacción con los flujos externos antes mencionados. / Tesis

Se estudian los frentes químicos debido a reacción-difusión descritos por la ecuación Kuramoto-Sivanshinsky en un fluido de Poiseuille en un tubo. Se estudian las diferentes soluciones del frente variando el ancho del tubo y la velocidad media del flujo. Además se analizan las transacciones del frente plano a uno impar, y luego entre frentes pares e impares variando la velocidad media del flujo. Finalmente se analiza la transición al caos y los efectos del flujo en la transición. / Tesis

Un solenoide de dimensión 1 es localmente el producto de un conjunto de Cantor por un intervalo. La teoría de nudos trata acerca de las incrustaciones (“embeddings”) del círculo S1 en la esfera S3. Por ejemplo, se puede definir el linking de Gauss de dos nudos en S3. Este trabajo trata acerca de las incrustaciones de solenoides en la esfera S3. Para cualquier difeomorfismo φ en Di (D2, ∂D2) y cualquier medida de probabilidad µ, invariante, se puede intentar medir el enlace promedio (average linking) de las órbitas de φ. Esto se puede hacer de dos maneras canónicas y distintas. Por un lado, el invariante de Calabi mide el enlace asintótico promedio de los pares de órbitas bajo la acción del difeomorfismo; por otro lado, el invariante de Ruelle mide la rotación asintótica promedio del plano tangente alrededor de una órbita bajo la acción de la diferencial del difeomorfismo. A pesar del hecho que estos dos invariantes describen propiedades topológicas y diferenciales del enlace, ellos no están muy relacionados y podemos fácilmente construir ejemplos de difeomor-fismos y medidas en donde uno de estos números es cero pero el otro no. En este trabajo se analiza la situación particular en que el difeomorfismo φ en Di (D2, ∂D2) posee un conjunto de Cantor X invariante, tal que la dinámica restringida a X es minimal y únicamente ergódica. El objetivo es mostrar cómo, en este preciso ambiente, los invariantes de Calabi y Ruelle son dos elementos del mismo contexto global en la dinámica de los solenoides. Una clase interesante de solenoides incrustados, consiste en los solenoides que son un conjunto invariante de un campo de vectores no singular de clase C1, cuyas hojas son transversales a la fibra del toro. Las propiedades de esta clase se comentan al final de la memoria.

Las técnicas de identificación permiten construir modelos matemáticos para sistemas dinámicos a partir de datos registrados de un experimento o del normal funcionamiento del sistema a modelar. El diseño de un modelo implica un compromiso entre su simplicidad y la necesidad de capturar los aspectos esenciales del sistema en estudio. Los modelos caja negra se diseñan enteramente a partir de los datos entrada/salida disponibles del sistema, sin tener en cuenta la interpretación de los parámetros que lo definen. Existen dife-rentes clases de modelos caja negra; considerando su mayor simplicidad, los primeros en desarrollarse fueron los modelos lineales. Posteriormente, dada la necesidad de modelar con mayor precisión, surgieron los modelos no lineales. Una de las principales clases de modelos no lineales de caja negra son los modelos tipo Wiener. Las estructuras que proponemos en esta tesis están dentro de esta familia de modelos. Presentamos, en primer lugar, una estructura de modelo basada en funcio-nes Canónicas Lineales a Tramos de Alto Nivel (CLATAN) y un algoritmo de identificación NOE (por sus siglas en inglés, Non-linear Output Error). Exploramos además la capacidad de apro-ximación, de generalización así como también la estabilidad de este modelo. El algoritmo propuesto permite comenzar con una aproximación OE y aumentar fácilmente el orden hasta al-canzar la aproximación deseada, conservando la aproximación lograda hasta el orden inmediato anterior. Por otra parte, el algoritmo de aprendizaje para determinar los parámetros ga-rantiza la BIBO estabilidad del modelo. Luego, proponemos dos esquemas de aproximación para los cuales probamos que per-miten aproximar cualquier sistema dinámico discreto, no lineal, causal, invariante en el tiempo y con memoria evanescente. Estos modelos están compuestos por un conjunto finito de sistemas discretos de Laguerre o de Kautz, relacionados de manera no lineal mediante funciones CLATAN, cuyos paráme-tros ajustamos utilizando teoría de estimación con conjuntos de membresía (teoría SM). Con esta metodología, estimamos dichos parámetros asumiendo sólo que el ruido es desconocido pero acotado en alguna norma dada (ruido UBB), lo que cons-tituye una hipótesis débil para el mismo. Por otra parte, me-diante la teoría SM hallamos un conjunto que contiene todas las posibles soluciones del problema, lo que nos permite es-timar las cotas de incertidumbre asociadas al problema de es-timación. La metodología resultante es robusta, en el sentido que el conjunto de datos utilizado para la identificación del sistema en estudio puede ser reproducido por al menos uno de los modelos en el conjunto de parámetros identificados. / System identification deals with mathematical models for dynamical systems built from gathered data from experi-ments. The design of such models implies a trade of between simplicity and the need to capture the essential features of the system under study. Black box models are based entirely upon the available input/output data, regar-dless of any interpretation of the parameters involved. Due to its simplicity, linear black box models were first developed. Later, on the urge for more accurate models led to the development of non-linear ones. Wiener like-models constitute one of the most relevant classes of non-linear models. The models proposed in this Thesis belong to this class.We first propose a model structure based on High Level Canonical Piecewise Linear(HLCPWL) functions and a Nonlinear Output Error (NOE) identification algorithm. We explore the approximation capabilities of this structure together with its generalization and stability properties. Starting from a linear Output Error (OE) approximation, this model family yields an identification algorithm such that the order of the model can be easily increased during the identification process, retaining the previously achie-ved approximation. The parameters of the HLCPWL functions arlearned using a simple algorithm that guarantees BIBO stability of the model. Next, we consider two approxima-tion schemes for non linear, discrete, causal, timeinva-riant dynamical systems with fading memory. In these mo-dels, the dynamic linear part is represented by a finite set of Laguerre or Kautz basis functions, while the non-linear static part is realized by High Level Canonical Piecewise Linear basis functions. We estimate the parame-ters of the HLCPWL functions using set membership estima-tion theory. This theory allows to estimate the models parameters under mild conditions for the noise; in fact we only assume that the noise is unknown but bounded (UBB). We also provide a methodology for estimating the uncer-tainty bounds for the models and prove that this structure allows to uniformly approximate any nonlinear discrete, causal, time-invariant systems with fading memory. The proposed methodology is robust, in the sense that the data set used for the identication of the system under study can be reproduced by at least one of the models within the set of all identified parameters.