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http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/20917
Tipo do documento: | Tese |
Título: | Encontrando simetrias de Lie não-locais algoritmicamente |
Título(s) alternativo(s): | Finding non-local Lie symmetries algorithmically |
Autor: | Rocha, Alex Fraga |
Primeiro orientador: | Mota, Luís Antônio Campinho Pereira da |
Primeiro coorientador: | Duarte, Luiz Guilherme Silva |
Primeiro membro da banca: | Cabrera, Alejandro |
Segundo membro da banca: | Dutra, Rafael de Sousa |
Terceiro membro da banca: | Barbosa, Augusto Cesar de Castro |
Quarto membro da banca: | Lemes, Vitor Emanuel Rodino |
Quinto membro da banca: | Fonseca Junior, Cesar Augusto Linhares da |
Resumo: | Neste trabalho apresentamos uma nova abordagem para calcular simetrias de equações diferenciais ordinárias racionais de segunda ordem (2EDOs racionais). Este método pode calcular simetrias de Lie (simetrias de pontos, simetrias dinâmicas e simetrias não locais) algoritmicamente. O procedimento baseia-se em uma ideia decorrente da equivalência formal entre o operador de derivada total e o campo vetorial associado à 2EDO sobre suas soluções (campo vetorial de Cartan). Basicamente, da representação formal de uma simetria de Lie é possível extrair informações que permitem usar essa simetria de forma prática (no processo de integração 2EDO) mesmo nos casos em que a operação formal não pode ser realizada, ou seja, nos casos em que a simetria é não local. Além disso, quando a 2EDO em questão depende de parâmetros, o procedimento permite uma análise que determina as regiões do espaço de parâmetros nas quais a 2EDO apresenta uma integral primeira (uma quantidade conservada) Liouvilliana, isto é, o método identifica as regiões em que os casos integráveis estão localizados. Apresentamos uma análise do desempenho dos algoritmos desenvolvidos e por fim, aplicamos o nosso método a um oscilador de Duffing-van der Pol forçado (que apresenta comportamento caótico para valores arbitrários dos parâmetros) e encontramos a região no espaço dos parâmetros em que o sistema é integrável. Além disso, encontramos uma integral primeira que não havia sido determinada até então. |
Abstract: | In this work we present a new approach to calculate symmetries of second-order rational ordinary differential equations (rational 2EDOs). This method can calculate Lie symmetries (point symmetries, dynamic symmetries and non-local symmetries) algorithmically. The procedure is based on an idea arising from the formal equivalence between the total derivative operator and the vector field associated with the 2EDO over its solutions (Cartan’s vector field). Basically, from the formal representation of a Lie symmetry it is possible to extract information that allows using this symmetry in a practical way (in the 2EDO integration process) even in cases where the formal operation cannot be performed, that is, in cases where the symmetry is non-local. Furthermore, when the 2EDO in question depends on parameters, the procedure allows an analysis that determines the regions of the parameter space in which the 2EDO presents a first integral (a conserved quantity) Liouvillian, that is, the method identifies the regions in which the integrable cases are located. We present an analysis of the performance of the developed algorithms and finally, we apply our method to a forced Duffing-van der Pol oscillator (which presents chaotic behavior for arbitrary parameter values) and find the region in the parameter space in which the system is integrable. Furthermore, we found a first integral that had not been determined until then. |
Palavras-chave: | Ordinary differential equations Symmetry (Mathematics) Integrals Algorithms Liouvillian first integrals Rational Second order ordinary differential equations Non-local symmetries Algorithmic method Equações diferenciais ordinárias Simetria (Matemática) Integrais (Matemática) Algoritmos Integrais primeiras liouvillianas Equações diferenciais ordinárias racionais de segunda ordem Simetrias não locais Método algorítmico |
Área(s) do CNPq: | CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA GERAL::METODOS MATEMATICOS DA FISICA |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Instituição: | Universidade do Estado do Rio de Janeiro |
Sigla da instituição: | UERJ |
Departamento: | Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto de Física Armando Dias Tavares |
Programa: | Programa de Pós-Graduação em Física |
Citação: | ROCHA, Alex Fraga. Encontrando simetrias de Lie não-locais algoritmicamente. 2023. 75 f. Tese (Doutorado em Física) - Instituto de Física Armando Dias Tavares, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2023. |
Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
URI: | http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/20917 |
Data de defesa: | 30-Nov-2023 |
Aparece nas coleções: | Doutorado em Física |
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