Bifurcación y estabilidad de soluciones periódicas para la ecuación de Duffing forzada y amortiguada

En el presente trabajo se hace un estudio cualitativo de la ecuación de Duffing no lineal con amortiguamiento lineal y forzamiento externo periódico. Inicialmente, se estudiará la bifurcación de la ecuación homogénea tanto parael sistema es conservativo y como disipativo, así como un análisis de la...

Full description

Autores:
Arroyave Florez, Juan Diego
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2021
Institución:
Universidad Tecnológica de Pereira
Repositorio:
Repositorio Institucional UTP
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repositorio.utp.edu.co:11059/14030
Acceso en línea:
https://hdl.handle.net/11059/14030
https://repositorio.utp.edu.co/home
Palabra clave:
500 - Ciencias naturales y matemáticas::507 - Educación, investigación, temas relacionados
Enseñanza de las matemáticas
Ecuación - Matematicas
Ecuación de duffing
Bifurcación
Órbita homoclina
Metodo matemático
Rights
openAccess
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Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
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description En el presente trabajo se hace un estudio cualitativo de la ecuación de Duffing no lineal con amortiguamiento lineal y forzamiento externo periódico. Inicialmente, se estudiará la bifurcación de la ecuación homogénea tanto parael sistema es conservativo y como disipativo, así como un análisis de la función periodo que mostrara que esta es creciente. En segundo lugar, para la ecuación disipativa y no homogénea con forzamiento periódico, se mostrará la existencia de soluciones periódicas mediante el método de sub y súper soluciones, además se usará el método perturbativo de Melnikov para establecer la persistencia de la órbita homonoclínica (del caso conservativo) y su relación con la aplicación de Poincare.
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spelling Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)Manifiesto (Manifestamos) en este documento la voluntad de autorizar a la Biblioteca Jorge Roa Martínez de la Universidad Tecnológica de Pereira la publicación en el Repositorio institucional (http://biblioteca.utp.edu.co), la versión electrónica de la OBRA titulada: ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ La Universidad Tecnológica de Pereira, entidad académica sin ánimo de lucro, queda por lo tanto facultada para ejercer plenamente la autorización anteriormente descrita en su actividad ordinaria de investigación, docencia y publicación. La autorización otorgada se ajusta a lo que establece la Ley 23 de 1982. Con todo, en mi (nuestra) condición de autor (es) me (nos) reservo (reservamos) los derechos morales de la OBRA antes citada con arreglo al artículo 30 dehttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/http://purl.org/coar/access_right/c_abf2info:eu-repo/semantics/openAccessGutiérrez Gutiérrez, AlexanderArroyave Florez, Juan Diego2022-04-20T17:48:06Z2022-04-20T17:48:06Z2021https://hdl.handle.net/11059/14030Universidad Tecnológica de PereiraRepositorio institucional Universidad Tecnológica de Pereirahttps://repositorio.utp.edu.co/homeEn el presente trabajo se hace un estudio cualitativo de la ecuación de Duffing no lineal con amortiguamiento lineal y forzamiento externo periódico. Inicialmente, se estudiará la bifurcación de la ecuación homogénea tanto parael sistema es conservativo y como disipativo, así como un análisis de la función periodo que mostrara que esta es creciente. En segundo lugar, para la ecuación disipativa y no homogénea con forzamiento periódico, se mostrará la existencia de soluciones periódicas mediante el método de sub y súper soluciones, además se usará el método perturbativo de Melnikov para establecer la persistencia de la órbita homonoclínica (del caso conservativo) y su relación con la aplicación de Poincare.´ Indice general 1. Introduccion 8 ´ 1.1. Objetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.1.1. Objetivo general . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.1.2. Objetivos espec´ıficos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.2. Justificacion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ´ 8 1.3. Planteamiento del problema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2. Preliminares 10 2.1. Teorema de existencia y unicidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 2.2. Sistemas con coeficientes constantes . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2.3. Estabilidad de sistemas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2.4. Sistemas lineales homog´eneos con coeficientes periodicos . . . . ´ 22 2.5. Sistemas Hamiltonianos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 2.6. Bifurcaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 2.6.1. Bifurcacion tipo Pithfork . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ´ 35 2.7. Sub y super soluciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ´ 41 2.8. Aplicacion de Poincar ´ ´e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 2.9. Caos en sistemas continuos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 2.9.1. M´etodo de Melnikov . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 3. La ecuacion de Duffing homog ´ enea 50 ´ 3.1. Caso conservativo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 3.1.1. Potencial y bifurcaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 3.1.2. Funcion periodo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ´ 58 3.2. Caso disipativo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 3.3. Ecuacion de Duffing con forzamiento peri ´ odico . . . . . . . . . . ´ 64 3.3.1. Soluciones periodicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ´ 64 3.3.2. Persistencia de orbitas homocl ´ ´ınicas y aplicacion de Poin- ´ car´e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 4. Conclusiones 71 Apendices 71PregradoLicenciado(a) en Matemáticas y Física75 Páginasapplication/pdfspaUniversidad Tecnológica de PereiraLicenciatura en Matemáticas y FísicaFacultad de Ciencias BásicasPereira500 - Ciencias naturales y matemáticas::507 - Educación, investigación, temas relacionadosEnseñanza de las matemáticasEcuación - MatematicasEcuación de duffingBifurcaciónÓrbita homoclinaMetodo matemáticoBifurcación y estabilidad de soluciones periódicas para la ecuación de Duffing forzada y amortiguadaTrabajo de grado - Pregradoinfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fTextinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisArrowsmith and Place, 1992] Arrowsmith, D. and Place, C. (1992). Dynamical systems. Differential equations, maps and chaotic behaviour. CHAPMAN & HALL, 1 editionBlanchard et al., 1999] Blanchard, P., Devaney, R. L., and Hall, G. R. (1999). Ecuaciones diferenciales. Internacional Thomson Editores S.A.[Chicone, 1999] Chicone, C. (1999). 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La autorización otorgada se ajusta a lo que establece la Ley 23 de 1982. Con todo, en mi (nuestra) condición de autor (es) me (nos) reservo (reservamos) los derechos morales de la OBRA antes citada con arreglo al artículo 30 deopen.accesshttps://dspace7-utp.metabuscador.orgRepositorio de la Universidad Tecnológica de 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