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変分法による周期軌道の個数評価と分岐解析および複雑な軌道の存在証明

研究課題

研究課題/領域番号 18K03366
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分12020:数理解析学関連
研究機関京都大学

研究代表者

柴山 允瑠  京都大学, 情報学研究科, 准教授 (40467444)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2018年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
キーワードn体問題 / 周期解 / 組みひも / 変分法 / ハミルトン系 / 面積保存写像 / 天体力学 / Arnold拡散 / Kirkwood gaps / モース理論 / 衛星形成 / 分岐 / 3体問題 / 不変集合 / シンプレクティック写像 / サドル-センター / ポテンシャル系 / 共鳴 / 周期軌道 / 変分問題 / 安定性
研究実績の概要

面積保存写像に対する変分法的なアプローチであるAubry-Mather理論をもとにした不変曲線の非存在証明について研究を行なった.特に,標準写像において,精度保証付き数値計算も援用して,不変曲線の非存在を証明した.さらに,長方形の1辺を与えられた曲線に変えたビリヤードの力学系にも同様の手法により不変曲線の非存在条件を与えた.
Hill問題の周期解の存在証明をした結果は学術雑誌Japan Journal of Industrial and Applied Mathematicsに掲載された.また,非等方Kepler問題の周期解の存在証明をした結果は学術雑誌Celestial Mechanics and Dynamical Astronomyに掲載決定している.変分法により存在を示した2n体問題の周期解から生成される組みひもの拡大率が金属数を用いて表現できることを証明した結果は,論文を執筆し学術雑誌Topology and its Applicationsに掲載された.
折り紙写像において面積保存写像が現れる.その写像において,KAM定理を用いて,不変曲線の存在を示した.
Zoll曲面の特性を応用し,Kepler問題の超可積分性を保ったまま,摂動可能であることを示した.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

不変曲線の存在に関する研究は順調に進んでいる.

今後の研究の推進方策

与えられた面積保存写像に対するMoserによるハミルトニアンの構成を,与えられた組みひもを実現できる形にして定式化する.
コロナ禍で少なくなっていた国際会議や研究集会が徐々に開催されるようになってきたので,これでの成果を発表し研究交流を図る.

報告書

(6件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (50件)

すべて 2024 2023 2022 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 1件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (33件) (うち国際学会 8件、 招待講演 3件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] メリーランド大学(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [国際共同研究] 南開大学(中国)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Braids, metallic ratios and periodic solutions of the 2n-body problem2023

    • 著者名/発表者名
      Kajihara Yuika、Kin Eiko、Shibayama Mitsuru
    • 雑誌名

      Topology and its Applications

      巻: 337 ページ: 108640-108640

    • DOI

      10.1016/j.topol.2023.108640

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Variational proof of the existence of periodic orbits in the anisotropic Kepler problem2023

    • 著者名/発表者名
      Iguchi Shota、Shibayama Mitsuru
    • 雑誌名

      Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy

      巻: 135 号: 3 ページ: 27-27

    • DOI

      10.1007/s10569-023-10133-8

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書 2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Variational proof of the existence of periodic orbits in the spatial Hill problem and its constrained problems2022

    • 著者名/発表者名
      Iguchi Shota、Kajihara Yuika、Shibayama Mitsuru
    • 雑誌名

      Japan Journal of Industrial and Applied Mathematics

      巻: 40 号: 1 ページ: 513-524

    • DOI

      10.1007/s13160-022-00539-6

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Variational existence proof for multiple periodic orbits in the planar circular restricted three-body problem2022

    • 著者名/発表者名
      Kajihara Yuika、Shibayama Mitsuru
    • 雑誌名

      Nonlinearity

      巻: 35 号: 3 ページ: 1431-1446

    • DOI

      10.1088/1361-6544/ac4c2b

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A mechanical true random number generator2022

    • 著者名/発表者名
      Akashi Nozomi、Nakajima Kohei、Shibayama Mitsuru、Kuniyoshi Yasuo
    • 雑誌名

      New Journal of Physics

      巻: 24 号: 1 ページ: 013019-013019

    • DOI

      10.1088/1367-2630/ac45ca

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 変分法による非等方ケプラー問題の周期解の存在証明,2021

    • 著者名/発表者名
      井口翔太, 柴山允瑠,
    • 雑誌名

      数理解析研究所講究録「数理科学の諸問題と力学系理論の新展開」

      巻: 2181

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 面積保存エノン写像の周期点に関する変分解析およびモース指数と分岐の関係について2021

    • 著者名/発表者名
      柴山允瑠, 山田光隆
    • 雑誌名

      数理解析研究所講究録「数理科学の諸問題と力学系理論の新展開」

      巻: 2181

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 作用積分によるエネルギー固定間題の変分解析2021

    • 著者名/発表者名
      柴山允瑠
    • 雑誌名

      数理解析研究所講究録「数理科学の諸問題と力学系理論の新展開」

      巻: 2181

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [雑誌論文] ポテンシャル系の変分解析と周期解の安定性2020

    • 著者名/発表者名
      柴山允瑠
    • 雑誌名

      応用数理

      巻: -

    • NAID

      130007867072

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Variational proof of the existence of brake orbits in the planar 2-center problem2019

    • 著者名/発表者名
      Yuika Kajihara and Mitsuru Shibayama
    • 雑誌名

      Discrete and Continuous Dynamical Systems-A

      巻: 印刷中

    • NAID

      120006712787

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Variational Construction of Orbits Realizing Symbolic Sequences in the Planar Sitnikov Problem2019

    • 著者名/発表者名
      Shibayama Mitsuru
    • 雑誌名

      Regular and Chaotic Dynamics

      巻: 24 号: 2 ページ: 202-211

    • DOI

      10.1134/s1560354719020060

    • NAID

      120007173782

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Non-integrability of the spacial n-center problem2018

    • 著者名/発表者名
      Mitsuru Shibayama
    • 雑誌名

      Journal of Differential Equations

      巻: 印刷中 号: 6 ページ: 2461-2469

    • DOI

      10.1016/j.jde.2018.04.037

    • NAID

      120006601517

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Linear stability of periodic three-body orbits with zero angular momentum and topological dependence of Kepler’s third law: a numerical test2018

    • 著者名/発表者名
      Dmitrasinovic V、Hudomal Ana、Shibayama Mitsuru、Sugita Ayumu
    • 雑誌名

      Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical

      巻: 51 号: 31 ページ: 315101-315101

    • DOI

      10.1088/1751-8121/aaca41

    • NAID

      120006601519

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Zoll 曲面上の測地流の超可積分性2024

    • 著者名/発表者名
      小川響生,柴山允瑠
    • 学会等名
      天体力学 N 体力学研究会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 変分法と力学系理論による制限 3 体問題の軌道の数値計算2024

    • 著者名/発表者名
      柴山允瑠
    • 学会等名
      天体力学 N 体力学研究会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] n 体問題の周期解と近衝突解について2024

    • 著者名/発表者名
      柴山允瑠
    • 学会等名
      接触構造、特異点、微分方程式及びその周辺
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 変分法と力学系理論による探査機の軌道設計2024

    • 著者名/発表者名
      柴山允瑠
    • 学会等名
      プラネタリーディフェンス・シンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 面積保存写像における楕円型不動点周辺のlast KAM 曲線について2024

    • 著者名/発表者名
      柴山允瑠
    • 学会等名
      冬の力学系研究集会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Non-integrability criterion for homogeneous Hamiltonian systems via blowing- up theory2023

    • 著者名/発表者名
      Mitsuru Shibayama
    • 学会等名
      The 8th Workshop on Hamiltonian Systems and Related Topics
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Periodic and homo/heteroclinic solutions of the restricted three-body problem2023

    • 著者名/発表者名
      Mitsuru Shibayama
    • 学会等名
      ICIAM 2023 Tokyo
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Periodic and heteroclinic solutions in the restricted three-body problem2023

    • 著者名/発表者名
      Mitsuru Shibayama
    • 学会等名
      Work- shop on Variational Methods and Dispersive Equations (RIMS)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Computer-assisted proof for non-existence of invariant closed curves for the standard maps2023

    • 著者名/発表者名
      柴山允瑠
    • 学会等名
      冬の力学系研究集会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Periodic and homo/heteroclinic solutions of the restricted three-body problem2023

    • 著者名/発表者名
      柴山允瑠
    • 学会等名
      冬の力学系研究集会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 面積保存ツイスト写像の不変曲線の非存在証明2022

    • 著者名/発表者名
      柴山允瑠,東浜有輝
    • 学会等名
      応用数理学会 正会員主催OS「応用力学系」
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 面積保存ツイスト写像の不変曲線が存在しないための十分条件2022

    • 著者名/発表者名
      柴山允瑠
    • 学会等名
      RIMS研究集会「力学系の理論と諸分野への応用」
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 制限3体問題とHill問題の軌道の変分解析および惑星探査機と人工衛星の軌道設計への応用2022

    • 著者名/発表者名
      柴山允瑠
    • 学会等名
      京都応用数学セミナー & 京都力学系セミナー共催
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 変分法によるN体問題の周期解の存在証明とその組みひもについて2021

    • 著者名/発表者名
      柴山允瑠
    • 学会等名
      東工大数理解析セミナー
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 変分法による空間Hill 問題の周期軌道の存在証明2021

    • 著者名/発表者名
      柴山允瑠,梶原唯加,井口翔太
    • 学会等名
      応用数理学会 正会員主催OS「応用力学系」
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 作用積分によるエネルギー固定問題の変分解析2021

    • 著者名/発表者名
      柴山允瑠
    • 学会等名
      冬の力学系研究集会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] トーラス上の面積保存写像の母関数の多価性と周期点の個数評価2020

    • 著者名/発表者名
      柴山允瑠
    • 学会等名
      応用数理学会 正会員主催OS「応用力学系」
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] トーラス上の面積保存写像の母関数の多価性と周期点の個数評価2020

    • 著者名/発表者名
      柴山允瑠
    • 学会等名
      RIMS 研究集会「数理科学の諸問題と力学系理論の新展開」
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 変分法による孤立不変集合のコホモロジーの評価2020

    • 著者名/発表者名
      柴山允瑠
    • 学会等名
      RIMS 研究集会「数理科学の諸問題と力学系理論の新展開」
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Variational construction of orbits realizing symbolic sequences in the planar Sitnikov problem2020

    • 著者名/発表者名
      Mitsuru Shibayama
    • 学会等名
      ariational analysis of critical problems on nonlinear partial differential equations
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 変分法によるポテンシャル系の孤立不変集合のコホモロジーの評価2020

    • 著者名/発表者名
      柴山允瑠
    • 学会等名
      冬の力学系研究集会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 変分法によるポテンシャル系の孤立不変集合のコホモロジーの評価2019

    • 著者名/発表者名
      柴山允瑠
    • 学会等名
      第7回「ハミルトン系とその周辺」研究集会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 平面 Sitnikov 問題における記号列を実現する軌道と周期軌道の存在2019

    • 著者名/発表者名
      柴山允瑠
    • 学会等名
      日本数学会秋季総合分科会函数方程式論分科会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 変分法によるポテンシャル系の孤立不変集合のコホモロジーの評価2019

    • 著者名/発表者名
      柴山允瑠
    • 学会等名
      第9 回岐阜数理科学研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] ポテンシャル系の孤立不変集合のコホモロジーの評価2019

    • 著者名/発表者名
      柴山允瑠
    • 学会等名
      応用数理学会 正会員主催OS「応用力学系」
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Variational approach to the theory of isolated invariant sets for potential systems2019

    • 著者名/発表者名
      Mitsuru Shibayama
    • 学会等名
      天体力学N体力学研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 一般的な相互作用力による平面三体問題の非可積分性について2019

    • 著者名/発表者名
      山田淳二,柴山允瑠
    • 学会等名
      日本数学会2019年度年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 変分法による平面2中心問題におけるbrake軌道の存在証明2019

    • 著者名/発表者名
      梶原唯加,柴山允瑠
    • 学会等名
      日本数学会2019年度年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Variational construction of periodic and heteroclinic orbits in the planar Sitnikov problem2018

    • 著者名/発表者名
      Mitsuru Shibayama
    • 学会等名
      HAMSYS 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Variational construction of periodic and heteroclinic orbits in the planar Sitnikov problem2018

    • 著者名/発表者名
      Mitsuru Shibayama
    • 学会等名
      The 12th AIMS Conference on Dynamical Systems
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Variational construction of periodic and heteroclinic orbits in the planar Sitnikov problem2018

    • 著者名/発表者名
      Mitsuru Shibayama
    • 学会等名
      BOSTON UNIVERSITY/KEIO UNIVERSITY WORKSHOP 2018- Dynamical Systems
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Non-integrability of the spatial n-center and restricted n+1-body problem2018

    • 著者名/発表者名
      Mitsuru Shibayama
    • 学会等名
      Hamiltonian systems, from topology to applications through analysis II
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 平面 Sitnikov 問題における周期解とヘテロクリニック軌道について2018

    • 著者名/発表者名
      柴山允瑠
    • 学会等名
      RIMS 研究集会「力学系 -理論と応用の融合-」
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] 柴山允瑠のホームページ

    • URL

      https://sites.google.com/view/mitsurushibayama

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書 2022 実施状況報告書 2021 実施状況報告書
  • [備考] 柴山允瑠のページ

    • URL

      https://sites.google.com/view/mitsurushibayama/

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2024-12-25  

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