Rotation sets of SO(3)-extensions of quasiperiodic flows

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

In this paper, we construct a class of special flows on a multidimensional torus and a topological invariant of such flows, i.e. a rotation set. Such flows arise while reducing linear systems of differential equations with quasiperiodic coefficients to a triangular form. In the process of such a reduction, we obtain a system of nonlinear differential equations on a multidimensional torus, which generates a projective flow induced by the original linear system. In this paper, we use known results from the theory of matrix groups and Lie algebras and construct an algorithm for SO$(n)$-extension of a quasiperiodic linear system. The resulting system of equations admits a reduction in order, which allows us to write the right-hand sides as trigonometric polynomials in Euler angles on a sphere. The case $n=3$ is considered separately. The equations defining the projective flow are written explicitly. The projective flow is defined on a torus of dimension $m+2$, where $m$ is the dimension of the original torus. The structure of this flow is determined by topological invariants of the flow. For example, a non-singular flow on a two-dimensional torus has a topological invariant - the rotation number (A. Poincare). Using M. Herman's method, it is possible to prove the existence and uniqueness of the rotation vector $(\rho_1,\rho_2)$ for the projective flow on $\T^{m+2}$. Using S. Schwartzman's theory  defining the rotation set for flows on compact metric spaces, it is shown that the component $\rho_2=0$. Here, the fact is used that the dimension of the maximal toric subalgebra of the algebra so$(3)$ is equal to one.
 

About the authors

Alexander N. Sakharov

Nizhny Novgorod State Agrarian and Technological University named after L.Ya. Florentyev

Author for correspondence.
Email: ansakharov2008@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-4520-8062

Ph.D. (Phys. and Math.), Associate Professor of the Department of Applied Mechanics, Physics and Higher Mathematics

Russian Federation, 10, Sibirtseva Str., Nizhny Novgorod, 603146, Russia

References

  1. S. Schwartzman, "Asymptotic cycles", Ann. of Math, 66 (1957), 270–284.
  2. Aranson S. H., Grines V. Z., "On some invariants of dynamical systems on two-dimensional manifolds (necessary and sufficient conditions for the topological equivalence of transitive dynamical systems)", Math. Sb., 90:3 (1973), 372–402.
  3. Pollicott M., "Rotation sets for homeomorphisms and homology", Trans. Amer. Math. Soc., 331:2 (1992), 881–894.
  4. I.U. Bronshtein, Extensions of minimal transformation groups, Shtinitsa, Kishenev, 1975, 311 p.
  5. O. Perron, "Uber eine Matrixtransformatin", Math. Zeitschr, 32 (1930), 465–473.
  6. Sacker R.J., Sell G.R., "A spectral theory for linear differential systems", J. Diff. Equat., 27 (1978), P. 320–358.
  7. R. Johnson, J. Moser, "The Rotation Number for Almost Periodic Potentials", Commun. Math. Phys, 84 (1982), 403–438.
  8. M. Herman, "Une m'ethode pour minorer les exposants de Lyapounov et quelques", Commentarii Mathematici Helvetici, 58 (1983), 453–502.
  9. Vinograd R. E., "On the problem of N. P. Erugin", Differential equations, 11:4 (1975), 632–638.
  10. Johnson R.A., "Two-dimensional, almost periodic linear systems with proximal and recurrent behavio", Proceedings of American Math. Soc., 82:3 (1981), 417–422.
  11. V.V. Veremenyuk, "Existence of a rotation number for the equation ẋ = λ (t, x) with right-hand side periodic in x and almost periodic in t", Differ. equations, 27:6 (1991), 1073–1076.
  12. Perov A.I., Egle I.Yu., "On the Poincare-Danjoy theory of multidimensional differential equations", Differential Equations, 8:5 (1972), 801–810.
  13. V.A. Glavan V.A., "Analytical normal form of linear quasiperiodic systems triangular form", Differential equations and mathematical physics. Mathematical research, 1989, no. 106, 50–58.
  14. J. Humphreys, Introduction to the theory of Lie algebras and their representations, Springer-Verlag, New York-Heidelberg-Berlin, 1972, 172 p.
  15. V.I. Tkachenko, "On reducibility of linear quasiperiodic systems with bounded solutions", EJQTDE, Proc. 6th Coll. QTDE, 2000, no. 29, 11.
  16. M. Herman, "Sur la conjugaison differentiable des diffeomorphismes du cercle a des rotations", Publications mathematiques de l'I.H.E.S., 49 (1979), 2–233.
  17. H. Furstenberg, "Strict Ergodicity and Transformation of the Torus", American Journal of Mathematics, 83:4 (1961), 270–284.
  18. N. Kryloff, N. Bogoliouboff, "La theorie generale de la mesure dans son application a letude des systemes dynamiques de la mecanique non lineaire", Ann. of Math, 38 (1937), 65–113.
  19. M.L. Kolomiets, A.N. Sakharov, "Classification of projective extensions of quasiperiodic flows", Proceedings of the VII All-Russian scientific conference "Nonlinear oscillations of mechanical systems", Nizhny Novgorod, 1 (2008), 295–299.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) Sakharov A.N.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».