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離散パンルヴェ方程式の幾何学的理論の拡張へ -- 特異点、エントロピーと可積分性

研究課題

研究課題/領域番号 22KF0073
補助金の研究課題番号 21F21775 (2021-2022)
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分基金 (2023)
補助金 (2021-2022)
応募区分外国
審査区分 小区分12020:数理解析学関連
研究機関東京大学

研究代表者

WILLOX Ralph  東京大学, 大学院数理科学研究科, 教授 (20361610)

研究分担者 STOKES ALEXANDER  東京大学, 大学院数理科学研究科, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2023-03-08 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
2023年度: 500千円 (直接経費: 500千円)
2022年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2021年度: 200千円 (直接経費: 200千円)
キーワード遅延型微分方程式 / 関数方程式 / 非線形変差分方程式 / 離散可積分系 / エントロピー / 特異点
研究開始時の研究の概要

「特異点」 というものは19世紀以来の物理学と数学の研究においてもっとも大きな役割を果たしてきた数学的概念である. 近年, 自然現象 を記述する微分方程式の特異点の構造に基づき, その物理的現象の分析を行うことが可能となる方程式が増えてきたものの, 数理モデルによ く用いられる 「遅延型微分方程式」 の特異点構造についてはほとんどわかっておらず, そういった方程式の特異点と解との関係はまだ知られ ていない.
本研究では, 遅延型微分方程式の特異点構造を解析するために新しい幾何学的理論を開発すること, 及びその幾何学的理論に基づき, 遅延型 微分方程式の解の特徴を研究することが主な目的である.

研究実績の概要

「特異点」 というものは19世紀以来の物理学と数学の研究においてもっとも大きな役割を果たしてきた数学的概念である. 近年, 自然現象を記述する微分方程式の特異点の構造に基づき,その物理的現象の分析を厳密に行うことが可能となる方程式が増えてきたものの, 数理モデルによく用いられる「遅延型微分方程式」の特異点構造についてはほとんどわかっておらず, そういった方程式の特異点と解との関係はまだ知られていない.本研究では,遅延型微分方程式の特異点構造を解析するために新しい幾何学的理論を開発すること,及びその幾何学的理論に基づき, 遅延型微分方程式の解の特徴を研究することが主な目的である.
また,一世紀間以上の研究のおかげで,常微分方程式や偏微分方程式, 並びに常差分方程式などの多くの数理モデルに対しては,モデルの「可積分性」がその方程式の特異点の性質に基づいて定義されるようになったものの,非線形偏差分方程式やそれと密接な関係にある関数方程式や遅延方微分方程式などに対しては,そのタイプの方程式における可積分性の決定的な特徴は未だに知られていない. 遅延型微分方程式などにも適用できる忠実な可積分性指標の開発はもう一つの重要な目的である.

具体的には,今年度, 非線形偏差分方程式や関数方程式に適用できる可積分性判定法の開発に向けて,「特異点閉じ込めによるfull-deautonomisation」という2次元の写像の可積分性を測るために開発された手法を用いて,様々な高次元の写像の可積分性を調べ,その手法の妥当性を確かめた.
また,遅延型微分方程式などにも適用できる忠実な可積分性指標の開発に関しては,特異点閉じ込め性質を持つ遅延型方程式をいくつか構成し,それらの方程式の代数的エントロピーを推測するための新しい計算方法を考察した.

報告書

(3件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 5件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] University of Warsaw(ポーランド)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] BIMSA(中国)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Sydney(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] Takasaki's rational fourth Painleve-Calogero system and geometric regularisability of algebro-Painleve equations2023

    • 著者名/発表者名
      Filipuk Galina、Stokes Alexander
    • 雑誌名

      Nonlinearity

      巻: 36 号: 10 ページ: 5661-5697

    • DOI

      10.1088/1361-6544/acf266

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] On Hamiltonian structures of quasi-Painleve equations2023

    • 著者名/発表者名
      Filipuk Galina、Stokes Alexander
    • 雑誌名

      Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical

      巻: 56 号: 49 ページ: 495205-495205

    • DOI

      10.1088/1751-8121/ad0b5c

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Full deautonomisation by singularity confinement as an integrability test2023

    • 著者名/発表者名
      Alexander Stokes
    • 学会等名
      SIDE14.2 International Conference on Symmetries and Integrability of Difference Equations
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Full deautonomisation by singularity confinement as an integrability test: a geometric justification for birational mappings of the plane2023

    • 著者名/発表者名
      Alexander Stokes
    • 学会等名
      ISLAND VI: Dualities and Symmetries in Integrable Systems
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Orthogonal polynomial ensembles and discrete Painleve equations on the $D_5^{(1)}$ Sakai surface2023

    • 著者名/発表者名
      Alexander Stokes
    • 学会等名
      Representation Theory, Integrable Systems and Related Topics, Satellite Conference of the First International Congress of Basic Science
    • 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] Orthogonal polynomial ensembles and discrete Painleve equations on the $D_5^{(1)}$ Sakai surface2023

    • 著者名/発表者名
      Alexander Stokes
    • 学会等名
      10th International Congress on Industrial and Applied Mathematics
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] On the zeroes of generalised Okamoto polynomials and singularity structure of real solutions of Painleve-IV,2023

    • 著者名/発表者名
      Alexander Stokes
    • 学会等名
      非線形波動から可積分系へ2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Full deautonomisation by singularity confinement as an integrability test for birational mappings of the plane2023

    • 著者名/発表者名
      Alexander Stokes
    • 学会等名
      第19回日本応用数理学会研究部会連合発表会・応用可積分系研究部会OS
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Geometric regularisation of a Hamiltonian system from a rational Calogero potential related to Painleve-IV2022

    • 著者名/発表者名
      Alexander Stokes
    • 学会等名
      IMACS 2022 - Nonlinear Evolution Equations and Wave Phenomena: Computation and Theory
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2022-02-08   更新日: 2024-12-25  

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