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2016 年度 実績報告書

微分方程式系における多様な分岐構造の解明

研究課題

研究課題/領域番号 25400168
研究機関京都大学

研究代表者

矢ヶ崎 一幸  京都大学, 情報学研究科, 教授 (40200472)

研究分担者 柴山 允瑠  京都大学, 情報学研究科, 准教授 (40467444)
伊藤 秀一  金沢大学, 数物科学系, 教授 (90159905)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2017-03-31
キーワード力学系 / 偏微分方程式系 / 不規則摂動系 / 周期摂動系 / 区分的に滑らかな系 / 分岐 / カオス / 非可積分性
研究実績の概要

本研究では,常微分方程式系あるいは偏微分方程式系で記述される力学系を取りあげ,従来の分岐理論では取り扱うことが困難である多様な分岐構造を,必要となる手法を新たに開発するなどして解明する.また,対応した数値解析あるいは数値シミュレーションを行って理論結果を数値的に確認した.以下の研究成果が得られた.
1.無限遠で減衰するポテンシャルを有する単独およびポテンシャルをもたない連成非線形シュレディンガー方程式を取りあげ,ソリトン解の分岐を解析し,発生する解の線形安定性を理論的に判別した.また,数値解析を行い,理論結果の有効性を確認した.
2.一般的な微分方程式系に対して,モラレス・ラミス理論を用いてホモ/ヘテロクリニック軌道近傍における有理型関数的な非可積分性のための十分条件を与えた.得られた理論結果を,定常非圧縮性流体の流れを記述する3次元体積保存系に対して適用し,その有用性を確認した.
3.保存系が周期的な摂動を受ける系に対して,カオス軌道が存在するための条件を求めるための手法を新たに提案した.本手法を,4つの回転翼を有するヘリコプターのモデルを表す,周期外力の作用する剛体の運動方程式に適用し,安定および不安定多様体やヘテロクリニック軌道の数値計算を行って,その理論結果の有用性を示した.
4.外部フィードバック制御法を改良し,実機への応用が容易な,概外部フィードバック制御法を提案した.さらに,原子間顕微鏡のプローブであるマイクロカンチレバーに対して,概外部フィードバック制御を適用した際に生じる分岐現象を数値計算を援用することによって解析し,数値シミュレーションを行って本制御法の有効性を明らかにした.
5.不規則摂動を受ける系に対して,カオス軌道が存在するための十分条件を与えた.得られた理論結果を2次元ダッフィング系に適用し,安定および不安定多様体の数値計算を行い,その有用性を確認した.

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Rough external feedback control of microcantilevers in atomic force microscopy2017

    • 著者名/発表者名
      Kazuyuki Yagasaki
    • 雑誌名

      Nonlinear Dynamics

      巻: 87 ページ: 2335-2343

    • DOI

      10.1007/s11071-016-3193-3

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Nonintegrability of dynamical systems with homo- and heteroclinic orbits2017

    • 著者名/発表者名
      Kazuyuki Yagasaki, Shogo Yamanaka
    • 雑誌名

      Journal of Differential Equations

      巻: 263 ページ: 1009-1027

    • DOI

      10.1016/j.jde.2017.03.006

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Periodic solutions of a perscribed-energy problem for a singular Hamiltonian system2017

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

      Discrete and Continuous Dynamical Systems A

      巻: 37 ページ: 2705-2715

    • DOI

      10.3934/dcds.2017116

    • 査読あり
  • [学会発表] 無限次元Hamilton系における定常解の分岐と非線形Schrodinger方程式への応用2017

    • 著者名/発表者名
      矢ヶ崎一幸,山添祥太郎
    • 学会等名
      日本数学会2017年度年会
    • 発表場所
      首都大学東京(東京都・八王子市)
    • 年月日
      2017-03-24
  • [学会発表] Non-integrability of the restricted n-body problem2017

    • 著者名/発表者名
      Mitsuru Shibayama
    • 学会等名
      天体力学N体力学研究会
    • 発表場所
      東京工業大学(東京都・目黒区)
    • 年月日
      2017-03-23
  • [学会発表] Non-integrability of the restricted n-body problem2017

    • 著者名/発表者名
      Mitsuru Shibayama
    • 学会等名
      第6回「ハミルトン系とその周辺」研究集会
    • 発表場所
      京都大学(京都府・京都市)
    • 年月日
      2017-03-10
  • [学会発表] Normal form theory from the viewpoint of integrability near elliptic equilibria2017

    • 著者名/発表者名
      Hidekazu Ito
    • 学会等名
      第6回「ハミルトン系とその周辺」研究集会
    • 発表場所
      京都大学(京都府・京都市)
    • 年月日
      2017-03-10
  • [学会発表] 連立非線形Schrodinger方程式における孤立波解のピッチフォーク分岐と線形安定性2016

    • 著者名/発表者名
      矢ヶ崎一幸,山添祥太郎
    • 学会等名
      日本数学会2016年度秋季総合分科会
    • 発表場所
      関西大学(大阪府・吹田市)
    • 年月日
      2016-09-17
  • [学会発表] 周期的な摂動を受ける保存系のヘテロクリニック挙動2016

    • 著者名/発表者名
      矢ヶ崎一幸
    • 学会等名
      日本数学会2016年度秋季総合分科会
    • 発表場所
      関西大学(大阪府・吹田市)
    • 年月日
      2016-09-17
  • [学会発表] ホモ/ヘテロクリニック軌道を有する一般的な微分方程式系の非可積分性2016

    • 著者名/発表者名
      山中祥五,矢ヶ崎一幸
    • 学会等名
      日本数学会2016年度秋季総合分科会
    • 発表場所
      関西大学(大阪府・吹田市)
    • 年月日
      2016-09-15
  • [学会発表] Melnikov processes and chaos in randomly perturbed dynamical systems2016

    • 著者名/発表者名
      Kazuyuki Yagasaki
    • 学会等名
      The 11th AIMS Conference on Dynamical Systems, Differential Equations and Applications
    • 発表場所
      Orlando (USA)
    • 年月日
      2016-07-04
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A perturbed Kepler problem in which there are no periodic solutions,2016

    • 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
    • 発表場所
      豊橋技術科学大学(愛知県・豊橋市)
    • 年月日
      2016-06-12
  • [学会発表] Heteroclinic motions in periodic perturbations of conservative systems2016

    • 著者名/発表者名
      矢ヶ崎一幸
    • 学会等名
      天体力学 N 体力学研究会
    • 発表場所
      豊橋技術科学大学(愛知県・豊橋市)
    • 年月日
      2016-06-11
  • [学会発表] 周期的な摂動を受ける保存系のヘテロクリニック挙動2016

    • 著者名/発表者名
      矢ヶ崎一幸
    • 学会等名
      RIMS 研究集会「力学系とその関連分野の連携探索」
    • 発表場所
      京都大学数理解析研究所(京都府・京都市)
    • 年月日
      2016-06-09
  • [学会発表] Poincare center problem and normal form theory of vector fields2016

    • 著者名/発表者名
      Hidekazu Ito
    • 学会等名
      97th Encounter between Mathematicians and Theoretical Physicists "Around Poincare"
    • 発表場所
      Strasbourg (France)
    • 年月日
      2016-06-02
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2018-01-16  

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