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半順序理論と一般位相空間論の手法を用いた力学系と葉層構造の相補的な研究

研究課題

研究課題/領域番号 20K03583
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11020:幾何学関連
研究機関埼玉大学 (2023)
岐阜大学 (2021-2022)
京都教育大学 (2020)

研究代表者

横山 知郎  埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (30613179)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
キーワード力学系 / トポロジー / 葉層構造 / 位相不変量 / 半順序 / 遷移グラフ / 一般位相空間論
研究開始時の研究の概要

力学系理論は,微分方程式の解の定性的な研究として始まり,どのような流れがジェネリックかという問題などを扱い発展してきた.一方,葉層構造理論は,微分方程式の解曲線の集まりからなる多様体上の1次元構造や,一般の高次元構造の大域的な研究として発展してきた.このように力学系と葉層構造は関連する対象を異なる角度から研究が行われてきた.本研究では,これら2つの関連深い理論の手法を融合することにより,既存の研究をより精度の高い解析に発展させる.

研究成果の概要

既存の曲面上のHamilton流の位相不変量の表現を精密化し,曲面上の"有限的な"流れに対する表現を構成し,より広いクラスの流体現象を解析できる枠組みを構築した.距離空間上の流れのMorseグラフ・Morse-Smale流の付随するCW複体構造・曲面上のジェネリックなHamilton流のReeb graphの一般化となるような新しい高次元の流れの位相不変量の構成した.Poisson安定,recurrentなどのさまざまな再帰的な流れの軌道類空間を分離公理と順序を用いて特徴付けられることを示した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

曲面上の微分方程式の解などの流れを記述できる有限位相不変量を構成したことにより,トポロジーの意味で情報を失わずに,ある種の微分方程式の解を遷移グラフ上のウォークに変換できることを示した.これにより,対称性の高い流れなどのトポロジーを表現し解析することができるようになった.
Morseグラフ・Morse-Smale流の付随するCW複体構造・曲面上のジェネリックなHamilton流のReeb graphの一般化となるような新しい高次元の流れの位相不変量の構成したことは,これまで別々に扱われていた研究を統合的に扱う枠組みを提供している.よって,異なる分野の手法の融合による新しい解析が期待される.

報告書

(5件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (43件)

すべて 2024 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 1件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (26件) (うち国際学会 9件、 招待講演 2件) 備考 (2件) 産業財産権 (1件) (うち外国 1件)

  • [国際共同研究] University of Porto(ポルトガル)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] Moscow State University(ロシア連邦)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of Porto(ポルトガル)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Moscow State University(ロシア連邦)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of Porto(ポルトガル)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Moscow State University(ロシア連邦)

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Topological characterizations of recurrence, Poisson stability, and isometric property of flows on surfaces2023

    • 著者名/発表者名
      Yokoyama Tomoo
    • 雑誌名

      Israel Journal of Mathematics

      巻: - 号: 2 ページ: 951-975

    • DOI

      10.1007/s11856-023-2601-x

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dependency of the positive and negative long-time behaviors of flows on surfaces2023

    • 著者名/発表者名
      Yokoyama Tomoo
    • 雑誌名

      Journal of Differential Equations

      巻: 368 ページ: 376-393

    • DOI

      10.1016/j.jde.2023.06.008

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Topological characterizations of Morse-Smale flows on surfaces and generic non-Morse-Smale flows2022

    • 著者名/発表者名
      Kibkalo Vladislav、Yokoyama Tomoo
    • 雑誌名

      Discrete and Continuous Dynamical Systems

      巻: 42 号: 10 ページ: 4787-4787

    • DOI

      10.3934/dcds.2022072

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Discrete representations of orbit structures of flows for topological data analysis2022

    • 著者名/発表者名
      Sakajo Takashi、Yokoyama Tomoo
    • 雑誌名

      Discrete Mathematics, Algorithms and Applications

      巻: 2250143 号: 06 ページ: 1-38

    • DOI

      10.1142/s1793830922501439

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Flows with time-reversal symmetric limit sets on surfaces2022

    • 著者名/発表者名
      Yokoyama Tomoo
    • 雑誌名

      Proceedings of the American Mathematical Society

      巻: 151 号: 1 ページ: 161-176

    • DOI

      10.1090/proc/16113

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Refinements of topological invariants of flows2022

    • 著者名/発表者名
      Yokoyama Tomoo
    • 雑誌名

      Discrete & Continuous Dynamical Systems

      巻: 42 号: 5 ページ: 2295-2295

    • DOI

      10.3934/dcds.2021191

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Topological bifurcation structure of one-parameter families of C 1 unimodal maps2021

    • 著者名/発表者名
      Sannami Atsuro、Yokoyama Tomoo
    • 雑誌名

      Nonlinearity

      巻: 34 号: 11 ページ: 7991-8016

    • DOI

      10.1088/1361-6544/ac2a4c

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Complete transition diagrams of generic Hamiltonian flows with a few heteroclinic orbits2020

    • 著者名/発表者名
      Yokoyama Tetsuo、Yokoyama Tomoo
    • 雑誌名

      Discrete Mathematics, Algorithms and Applications

      巻: 13 号: 02 ページ: 2150023-2150023

    • DOI

      10.1142/s1793830921500233

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Topological study of 2D flows and its application2024

    • 著者名/発表者名
      Tomoo Yokoyama
    • 学会等名
      The Grad Conjecture in Fluid Mechanics and Magnetohydrodynamics: Theory and Applications
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Topological Data Analysis for line fields and its relative topics2024

    • 著者名/発表者名
      Tomoo Yokoyama
    • 学会等名
      力学系に対する相空間全構造解析と分岐解析の統合による新たなアプローチ
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Irregular behavior in foliations2023

    • 著者名/発表者名
      Tomoo Yokoyama
    • 学会等名
      Dynamics of Foliations
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Generic transitions for flows on surfaces with or without constraints2023

    • 著者名/発表者名
      Tomoo Yokoyama
    • 学会等名
      ICIAM 2023 Tokyo Minisymposium Topological data analysis and machine learning
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Existence and Non-existence of Length Averages for Foliations2023

    • 著者名/発表者名
      Tomoo Yokoyama
    • 学会等名
      Geometry and Probability 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 曲面上の流れの正方向と負方向の極限の振る舞いの依存性2023

    • 著者名/発表者名
      Tomoo Yokoyama
    • 学会等名
      トポロジー火曜セミナー
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Dependency of the positive and negative long-time behaviors of flows on surfaces2023

    • 著者名/発表者名
      Tomoo Yokoyama
    • 学会等名
      力学系理論の展開と応用
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 曲面上の流れの極限集合について2023

    • 著者名/発表者名
      横山知郎
    • 学会等名
      埼玉大学幾何セミナー
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 曲面上の流れの正方向と負方向の極限の振る舞いの依存性2023

    • 著者名/発表者名
      Tomoo Yokoyama
    • 学会等名
      岐阜数理科学セミナー, 岐阜大学
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Topological invariants for flows on surfaces and metric spaces2022

    • 著者名/発表者名
      Tomoo Yokoyama
    • 学会等名
      The 2nd POSTECH MINDS Workshop on Topological Data Analysis and Machine Learning
    • 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] Existence and Non-existence of Length Averages for Foliations2022

    • 著者名/発表者名
      Tomoo Yokoyama
    • 学会等名
      Dynamical Systems Seminars, Centro de Matematica da Universidade do Porto, Portugal
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Cell complex structure of the space of Hamiltonian vector fields on compact surfaces2022

    • 著者名/発表者名
      Tomoo Yokoyama
    • 学会等名
      力学系セミナーとトポロジー金曜セミナーの合同開催, 九州大学
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Flows on surfaces and calculations on the related studie2022

    • 著者名/発表者名
      Tomoo Yokoyama
    • 学会等名
      トポロジーとコンピュータ 2022, 広島大学
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Cell complex structure of the space of Hamiltonian vector fields on compact surfaces2022

    • 著者名/発表者名
      Tomoo Yokoyama
    • 学会等名
      2021年度冬の力学系研究集会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Topological invariants of 2D and 3D flows and their applications2021

    • 著者名/発表者名
      Tomoo Yokoyama
    • 学会等名
      RIMS Workshop, Mathematical methods for the studies of flow, shape, and dynamics
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Topological flow data analysis2021

    • 著者名/発表者名
      Tomoo Yokoyama
    • 学会等名
      セミナーシリーズ「データ科学と計算科学の融合」
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] On codimension-two-like foliations2021

    • 著者名/発表者名
      Tomoo Yokoyama
    • 学会等名
      葉層構造論シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] トポロジカルな流れの解析とその応用について2021

    • 著者名/発表者名
      Tomoo Yokoyama
    • 学会等名
      日本数学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Topological characterizations of 2D gradient flows and 2D Morse-Smale flows and their generic intermediate flows2021

    • 著者名/発表者名
      Tomoo Yokoyama
    • 学会等名
      Seminar cathedral on Monday, Moscow State University, Moscow, Russia
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A generalizations of Morse graphs of flows and Reeb graph of surface Hamiltonian flows2021

    • 著者名/発表者名
      Tomoo Yokoyama
    • 学会等名
      Algebraic Topology: Computation, Methods, and Science(ATMCS) + Applied Algebraic Topology Research Network(AATRN) Talk Series
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Topological fluid data analysis: COT representations of surface flows and their implementations2020

    • 著者名/発表者名
      Tomoo Yokoyama
    • 学会等名
      Asia Pacific Seminar on Applied Topology and Geometry
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] トポロジカルな流れのデータ解析のための位相不変量2020

    • 著者名/発表者名
      Tomoo Yokoyama
    • 学会等名
      工学と数学の接点を求めて
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Hamiltonian flows on punctured surfaces2020

    • 著者名/発表者名
      Tomoo Yokoyama
    • 学会等名
      2020年度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] Generalizations of topological invariants of flows and topological reconstructions of flows from their time-one maps2020

    • 著者名/発表者名
      Tomoo Yokoyama
    • 学会等名
      京都力学系セミナー
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Refinement of Morse graphs of flows2020

    • 著者名/発表者名
      Tomoo Yokoyama
    • 学会等名
      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] Generalizations of Morse graphs of flows2020

    • 著者名/発表者名
      Tomoo Yokoyama
    • 学会等名
      日本応用数理学会 2020年度 年会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [備考] ホームページ

    • URL

      http://www.rimath.saitama-u.ac.jp/lab.jp/yokoyama/

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実施状況報告書
  • [備考] ホームページ

    • URL

      https://www1.gifu-u.ac.jp/~tomoo/

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [産業財産権] 1.発明の名称:有限型の流れパターンの語表現装置、語表現方法、プログラム、構造物形状の学習方法および構造物設計方法2020

    • 発明者名
      横山知郎,坂上貴之
    • 権利者名
      横山知郎,坂上貴之
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2020
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 外国

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2025-01-30  

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