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- Equações de diferenças e aplicaçõesPublication . Luís, Rafael Domingos GaranitoSistemas dinâmicos são todos os sistemas que evoluem no tempo, qualquer que seja a sua natureza, isto é, sistemas fisícos, biológicos, químicos, sociais, económicos, etc.. Esta evoluçãoo pode ser descrita (modelada) por equaçõess de diferenças, uma vez que esse tempo é muitas vezes medido em intervalos discretos. As equações de diferenças aparecem também quando se estuda métodos para a discretização de equações diferenciais. Assim, este trabalho tem por principal objectivo estudar as soluções de alguns tipos de equações de diferenças. Para isso, começa-se por introduzir o conceito de diferença e a sua relação com as equações de diferenças. Em seguida, determina-se a solução geral das todas as equações lineares de primeira ordem, bem como o estudo do seu comportamento assimptótico. Prossegue-se, desenvolvendo as principais técnicas para determinar a soluçãoo de equações de diferenças lineares de qualquer ordem. Em particular, estudam-se as equações com coeficientes constantes. Depois de se desenvolver a teoria básica dos sistemas lineares de equações de diferenças, particulariza-se aos sistemas lineares autónomos,com apenas duas variáveis dependentes, fazendo assim o estudo do comportamento das soluções no plano de fases. Por fim, utiliza-se a transformada Z como uma ferramenta que permite resolver equações de diferenças, em especial as equações de tipo convolução.
- Nonautonomous difference equations with applicationsPublication . Luís, Rafael Domingos GaranitoThis work is divided in two parts. In the first part we develop the theory of discrete nonautonomous dynamical systems. In particular, we investigate skew-product dynamical system, periodicity, stability, center manifold, and bifurcation. In the second part we present some concrete models that are used in ecology/biology and economics. In addition to developing the mathematical theory of these models, we use simulations to construct graphs that illustrate and describe the dynamics of the models. One of the main contributions of this dissertation is the study of the stability of some concrete nonlinear maps using the center manifold theory. Moreover, the second contribution is the study of bifurcation, and in particular the construction of bifurcation diagrams in the parameter space of the autonomous Ricker competition model. Since the dynamics of the Ricker competition model is similar to the logistic competition model, we believe that there exists a certain class of two-dimensional maps with which we can generalize our results. Finally, using the Brouwer’s fixed point theorem and the construction of a compact invariant and convex subset of the space, we present a proof of the existence of a positive periodic solution of the nonautonomous Ricker competition model.