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USPCAPESCNPqFAPESPICMC Summer Meeting on Differential Equations (2016 São Carlos

Bifurcation analysis of the Topp model

In this paper, we study the 3-dimensional Topp model for the dynamicsof diabetes. We show that for suitable parameter values an equilibrium of this modelbifurcates through a Hopf-saddle-node bifurcation. Numerical analysis suggests thatnear this point Shilnikov homoclinic orbits exist. In addition, chaotic attractors arisethrough period doubling cascades of limit cycles.Keywords Dynamics of diabetes · Topp model · Reduced planar quartic Toppsystem · Singular point · Limit cycle · Hopf-saddle-node bifurcation · Perioddoubling bifurcation · Shilnikov homoclinic orbit · Chao

Strichartz estimates and the nonlinear Schrödinger-type equations

Cette thèse est consacrée à l'étude des aspects linéaires et non-linéaires des équations de type Schrödinger [ i partial_t u + |nabla|^sigma u = F, quad |nabla| = sqrt {-Delta}, quad sigma in (0, infty).] Quand $sigma = 2$, il s'agit de l'équation de Schrödinger bien connue dans de nombreux contextes physiques tels que la mécanique quantique, l'optique non-linéaire, la théorie des champs quantiques et la théorie de Hartree-Fock. Quand $sigma in (0,2) backslash {1}$, c'est l'équation Schrödinger fractionnaire, qui a été découverte par Laskin (voir par exemple cite{Laskin2000} et cite{Laskin2002}) en lien avec l'extension de l'intégrale de Feynman, des chemins quantiques de type brownien à ceux de Lévy. Cette équation apparaît également dans des modèles de vagues (voir par exemple cite{IonescuPusateri} et cite{Nguyen}). Quand $sigma = 1$, c'est l'équation des demi-ondes qui apparaît dans des modèles de vagues (voir cite{IonescuPusateri}) et dans l'effondrement gravitationnel (voir cite{ElgartSchlein}, cite{FrohlichLenzmann}). Quand $sigma = 4$, c'est l'équation Schrödinger du quatrième ordre ou biharmonique introduite par Karpman cite{Karpman} et par Karpman-Shagalov cite{KarpmanShagalov} pour prendre en compte le rôle de la dispersion du quatrième ordre dans la propagation d'un faisceau laser intense dans un milieu massif avec non-linéarité de Kerr. Cette thèse est divisée en deux parties. La première partie étudie les estimations de Strichartz pour des équations de type Schrödinger sur des variétés comprenant l'espace plat euclidien, les variétés compactes sans bord et les variétés asymptotiquement euclidiennes. Ces estimations de Strichartz sont utiles pour l'étude de l'équations dispersives non-linéaire à régularité basse. La seconde partie concerne l'étude des aspects non-linéaires tels que les caractères localement puis globalement bien posés sous l'espace d'énergie, ainsi que l'explosion de solutions peu régulières pour des équations non-linéaires de type Schrödinger. Dans le Chapitre 1, nous discutons des estimations de Strichartz pour les équations de type Schrödinger avec $sigma in (0, infty)$ sur l'espace euclidien $mathbb{R}^d$. Dans le Chapitre 2, nous prouvons des estimations de Strichartz pour les équations de type Schrödinger avec $sigma in (0, infty) backslash {1}$ sur $mathhbb{R}^d$ équipé d'une métrique lisse bornée $g$. Au Chapitre 3, nous utilisons les estimations de Strichartz prouvées au Chapitre 2 pour montrer les estimations de Strichartz pour les équations de type Schrödinger avec $sigma in (0, infty) backslash {1 }$ sur les variétés compactes sans bord. Au Chapitre 4, nous montrons des estimations de Strichartz globales pour les équations de type Schrödinger avec $sigma in (0, infty) backslash {1}$ sur les variétés asymptotiquement euclidiennes sous la condition de non-capture. Dans le Chapitre 5, nous utilisons les estimations de Strichartz données au Chapitre 1 (entre autres) pour étudier le caractère localement bien posé des équations non-linéaires de type Schrödinger avec la non-linéarité de type puissance et $sigma in (0, infty)$ posées sur $mathbb{R}^d$. Dans le Chapitre 6, nous étudions le le caractère globalement bien posé de l'équation de Schrödinger non-linéaire du quatrième ordre $sigma = 4$ défocalisante et $L^2$ critique, en considérant séparément deux cas $d = 4$ et $d geq 5$ qui correspondent respectivement à la non-linéarité algébrique et non-algébrique. Dans le Chapitre 7, nous étudions l'explosion des solutions peu régulières de l'équation de Schrödinger non-linéaire du quatrième ordre focalisante $L^2$ critique. Comme au Chapitre 6, nous considérons aussi séparément deux cas $d = 4$ et $d geq 5$.This dissertation is devoted to the study of linear and nonlinear aspects of the Schrödinger-type equations [ i partial_t u + |nabla|^sigma u = F, quad |nabla| = sqrt {-Delta}, quad sigma in (0, infty).] When $sigma = 2$, it is the well-known Schrödinger equation arising in many physical contexts such as quantum mechanics, nonlinear optics, quantum field theory and Hartree-Fock theory. When $sigma in (0,2) backslash {1}$, it is the fractional Schrödinger equation, which was discovered by Laskin (see e.g. cite{Laskin2000} and cite{Laskin2002}) owing to the extension of the Feynman path integral, from the Brownian-like to Lévy-like quantum mechanical paths. This equation also appears in the water waves model (see e.g. cite{IonescuPusateri} and cite{Nguyen}). When $sigma = 1$, it is the half-wave equation which arises in water waves model (see cite{IonescuPusateri}) and in gravitational collapse (see cite{ElgartSchlein}, cite{FrohlichLenzmann}). When $sigma =4$, it is the fourth-order or biharmonic Schrödinger equation introduced by Karpman cite {Karpman} and by Karpman-Shagalov cite{KarpmanShagalov} taking into account the role of small fourth-order dispersion term in the propagation of intense laser beam in a bulk medium with Kerr nonlinearity. This thesis is divided into two parts. The first part studies Strichartz estimates for Schrödinger-type equations on manifolds including the flat Euclidean space, compact manifolds without boundary and asymptotically Euclidean manifolds. These Strichartz estimates are known to be useful in the study of nonlinear dispersive equation at low regularity. The second part concerns the study of nonlinear aspects such as local well-posedness, global well-posedness below the energy space and blowup of rough solutions for nonlinear Schrödinger-type equations. In Chapter 1, we discuss Strichartz estimates for Schrödinger-type equations with $sigma in (0, infty)$ on the Euclidean space $R^d$. In Chapter 2, we derive Strichartz estimates for Schrödinger-type equations with $sigma in (0, infty) backslash {1}$ on $R^d$ equipped with a smooth bounded metric $g$.In Chapter 3, we make use of Strichartz estimates proved in Chapter 2 to show Strichartz estimates for Schrödinger-type equations with $sigma in (0, infty) backslash {1}$ on compact manifolds without boundary. In Chapter 4, we prove global in time Strichartz estimates for Schrödinger-type equations with $sigma in (0, infty) backslash {1}$ on asymptotically Euclidean manifolds under the non-trapping condition. In Chapter 5, we use Strichartz estimates given in Chapter 1 (among other things) to study the local well-posedness of the power-type nonlinear Schrödinger-type equations with $sigma in (0, infty)$ posed on $R^d$. In Chapter 6, we study the global well-posedness for the defocusing mass-critical nonlinear fourth-order Schrödinger equation $sigma =4$ below the energy space. We will consider separately two cases $d=4$ and $d geq 5$ which respectively correspond to the algebraic and non-algebraic nonlinearity. In Chapter 7, we study the blowup of rough solutions to the focusing mass-critical nonlinear fourth-order Schrödinger equation. As in Chapter 6, we also consider separately two cases $d=4$ and $d geq 5$

MS FT-2-2 7 Orthogonal polynomials and quadrature: Theory, computation, and applications

Quadrature rules find many applications in science and engineering. Their analysis is a classical area of applied mathematics and continues to attract considerable attention. This seminar brings together speakers with expertise in a large variety of quadrature rules. It is the aim of the seminar to provide an overview of recent developments in the analysis of quadrature rules. The computation of error estimates and novel applications also are described

Generalized averaged Gaussian quadrature and applications

A simple numerical method for constructing the optimal generalized averaged Gaussian quadrature formulas will be presented. These formulas exist in many cases in which real positive GaussKronrod formulas do not exist, and can be used as an adequate alternative in order to estimate the error of a Gaussian rule. We also investigate the conditions under which the optimal averaged Gaussian quadrature formulas and their truncated variants are internal