?
Nonexistence of energy function for surface diffeomorphisms with horseshoe basic sets
Partial Differential Equations in Applied Mathematics. 2024. Vol. 11. Article 100876.
M. K. Barinova, K. Y. Tirskaya
The Lyapunov function is a powerful tool for studying dynamical systems. In particular, the existence of such a function for any dynamical system given on compact manifold, established by C. Conley, is the basis for proving the Ω-stability criterion of dynamical systems. Moreover, the Lyapunov function, whose set of critical points of aligns with the chain-recurrent set of the system, which called an energy function, qualitatively determines the dynamics of the system. For continuous-time systems, which models dissipative processes, such a function naturally arises as an energy of the system. The existence of an energy function for arbitrary flows on compact manifolds is known. Examples of Morse–Smale diffeomorphism without energy function exist on 𝑛-dimensional manifolds starting with 𝑛>2. For systems with chaotic dynamics on surfaces, the existence of energy functions has also been established in cases where the dimension of non-trivial basic sets is greater than or equal to 1. When the chain-recurrent set of a diffeomorphism contains at least one zero-dimensional non-trivial basic set, the question of the existence of the energy function is still open. To date, it is known that the answer is negative if the zero-dimensional non-trivial basic set does not contain pairs of conjugated points. The present paper is devoted to the question of existence of an energy function for systems having a basic set with pairs of conjugated points. The primary outcome of this study is that there is no energy function for a dynamical system containing a Smale horseshoe as a basic set.
Keywords: энергетическая функциябазисное множествоenergy functionhyperbolic setомега-устойчивостьSmale horseshoe basic setomega-stabilityгиперболическое множествоподкова Смейла
Publication based on the results of:
Жакупов О. Б., European Journal of Mathematics 2025 Vol. 11 Article 84
We provide examples of smooth three-dimensional Fano complete intersections of degree 2, 4, 6, and 8 that have absolute coregularity 0. Considering the main theorem of Avilov, Loginov, and Przyjalkowski (CNTP 18:506–577, 2024) on the remaining 101 families of smooth Fano threefolds, our result implies that each family of smooth Fano threefolds has an element of absolute ...
Added: May 18, 2026
Lerman L. M., Turaev D. V., Regular and Chaotic Dynamics 2026 Vol. 31 No. 3 P. 349–369
We show that bifurcations of four-dimensional symplectic diffeomorphisms with a quadratic homoclinic tangency to a saddle periodic orbit with real multipliers produce 2-elliptic periodic orbits if the tangency is not partially hyperbolic. We show that a normal form for the rescaled first-return maps near such tangency is given by a four-dimensional symplectic H´enonlike map and study bifurcations of the ...
Added: May 15, 2026
Aleskerov F. T., Yakuba V. I., Khutorskaya O. et al., Springer, 2026.
The book contains new models of bibliometric analysis based on centrality measures in network analysis, pattern analysis and stability analysis. A distinctive feature of these centrality measures is that they account for the parameters of vertices and group influence of vertices to a vertex. This reveals specific groups of publications, authors, terms, journals and affiliations ...
Added: May 15, 2026
Kuptsov P., Panyushev A., Stankevich N., Chaos 2026 Vol. 36 No. 5 Article 053138
We develop a machine-learning approach to reproduce the behavior of two versions of the van der Pol oscillator exhibiting a subcritical Andronov–Hopf bifurcation, with or without a codimension-2 Bautin point. We construct a neural-network model that functions as a recur rent map and train it on short segments of oscillator trajectories. The results show that, ...
Added: May 15, 2026
Dorovskiy A., / Series arXiv "math". 2026.
In this paper the structural stability of generic families of vector fields of the PC-HC class on the two-dimensional sphere is proved. A classification of these families up to moderate equivalence in neighborhoods of their large bifurcation supports is presented, based on such invariants as the configuration and the characteristic set. The realization lemma is proved. ...
Added: May 14, 2026
Lebedev V., Journal of Mathematical Analysis and Applications 2026 Vol. 563 No. 2 Article 130787
It is known that for every continuous real-valued
function $f$ on the circle $\mathbb T=\mathbb R/2\pi\mathbb Z$ there exists a
change of variable, i.e., a self-homeomorphism $h$ of $\mathbb T$, such that
the superposition $f\circ h$ is in the Sobolev space $W_2^{1/2}(\mathbb T)$.
We obtain new results on simultaneous improvement of functions by a single
change of variable in relation ...
Added: May 14, 2026
Blokh A., Oversteegen L., Selinger N. et al., Arnold Mathematical Journal 2025 Vol. 12 No. 1 P. 1–40
We describe a model for the boundary of the connectedness locus of the parameter space of cubic symmetric polynomials. We show that there exists a monotone continuous function from the connectedness locus to the model which is a homeomorphism if the former is locally connected. ...
Added: May 13, 2026
Petrov I., Автоматика и телемеханика 2026 № 6 С. 82–118
Системам связанных агентов и сетевому управлению посвящено большое число отечественных и зарубежных исследований. Исторически, наибольший интерес в теории управления возникал к усредняющим системам и, в частности, к задаче консенсуса. Однако сетевое взаимодействие может характеризоваться более специфическими функциями, отражающими зависимость от действий соседей по сети, что особенно явно проявляется в моделях стратегического взаимодействия на сети, которое ...
Added: May 12, 2026
М.: ООО «Макс Пресс», 2026.
В настоящем сборнике представлены тезисы докладов участников семинара "Интеграция основного и дополнительного физико-математического образования", проходившего 11 февраля 2026 года в ГБОУ Школа №2007 ФМШ г. москвы, а также другие публикации, посвящённые вопросам дополнительного физико-математического образования. ...
Added: May 11, 2026
Novikov R., V. N. Sivkin, Inverse Problems 2026 Vol. 42 No. 4 Article 045009
We consider a plane wave, a radiation solution, and the sum of these solutions (total solution) for
the Helmholtz equation in an exterior region in Rd, d ⩾ 2. In this region, we consider a hyperplane X with sufficiently large distance s from the origin in Rd. We give two-point local formulas
for approximate recovering the radiation ...
Added: May 11, 2026
Hecht M., Hofmann P., Wicaksono D. et al., IMA Journal of Numerical Analysis 2026 Vol. 00 P. 1–30
Recent advances in Bernstein—Walsh theory have extended Bernstein’s Theorem to multiple dimensions, stating that a multivariate function can be approximated with a geometric rate in a downward-closed polynomial space if and only if it is analytic in a generalized Bernstein polyellipse. To compute approximations of this class of functions—which we term Bos–Levenberg–Trefethen–(BLT) functions—we extend the ...
Added: May 11, 2026
Kelbert M., Kalimulina E. Y., Entropy 2026 Vol. 28 Article 536
We study binary hypothesis testing for i.i.d. observations under a multiplicative context
weight. For the optimal weighted total loss, defined as the sum of weighted type-I and typeII losses, we prove the logarithmic asymptotic L∗n = exp{−nDwC (P,Q) + o(n)}, n →∞, where Dw
C is the weighted Chernoff information. The single-letter form of the exponent
relies on ...
Added: May 7, 2026
N. Belousov, L. Cherepanov, Derkachov S. et al., Selecta Mathematica, New Series 2026 Vol. 32 Article 44
We prove equivalence of two integral representations for the wave functions of hyperbolic Calogero–Sutherland system. For this we study two families of Baxter operators related to hyperbolic Calogero–Sutherland and rational Ruijsenaars models; the first one as a limit from hyperbolic Ruijsenaars system, while the second one independently. Besides, computing asymptotics of integral representations and also ...
Added: May 6, 2026
Цыганов А. В., Порубов Е. О., Теоретическая и математическая физика 2026 Т. 227 № 2 С. 336–355
Теория тензорных инвариантов обыкновенных дифференциальных уравнений и классификация Картана простых алгебр Ли используется для установления изоморфизма задачи Козлова о движении ферромагнетика в магнитном поле и задачи Шоттки о движении четырехмерного твердого тела. Найдены новые полиномиальные и рациональные бивекторы Пуассона, инвариантные либо относительно пары коммутирующих фазовых потоков, либо относительно одного из пары потоков. ...
Added: May 5, 2026
Zhuzhoma E. V., Медведев В. С., Математический сборник 2025 Т. 216 № 11 С. 108–134
В статье для потоков, удовлетворяющих аксиоме А Смейла, на замкнутых многообразиях размерности $n\geq 3$ описывается структура базисных множеств коразмерности один, которые являются либо растягивающимися аттракторами, либо сжимающимися репеллерами. Для таких неперемешивающих базисных множеств строятся специальные захватывающие окрестности с граничными компонентами, гомеоморфными $\mathbb{S}^{n-2}\times\mathbb{S}^1$. Это позволяет построить компактификацию (носитель) бассейна базисного множества, которая является локально тривиальным расслоением ...
Added: November 24, 2025
Lerman L., Gonchenko S. V., Shilnikov A. L. et al., Regular and Chaotic Dynamics 2025 Vol. 30 No. 2 P. 155–172
We review the works initiated and developed by L. P. Shilnikov on homoclinic chaos, highlighting his fundamental contributions to Poincar´e homoclinics, periodic orbits, and invariant tori. Additionally, we discuss his related findings in non-autonomous and infinitedimensional systems. This survey continues our earlier review [1], where we examined Shilnikov’s groundbreaking results on bifurcations of homoclinic orbits — his extension ...
Added: March 18, 2025
Kolchurina O., Журнал Средневолжского математического общества 2024 Т. 26 № 3 С. 231–244
В настоящей статье рассматриваются \Omega -устойчивые диффеоморфизмы, заданные на гладких замкнутых ориентируемых многообразиях размерности n \geq 3, все нетривиальные базисные множества которых являются либо растягивающимися аттракторами, либо сжимающимися репеллерами коразмерности 1. Благодаря простой топологической структуре бассейнов аттракторов и репеллеров такого типа можно осуществить переход от данной динамической системы с нетривиальными базисными множествами к регулярной системе, ...
Added: November 9, 2024
Barinova M., Regular and Chaotic Dynamics 2024 Vol. 29 No. 5 P. 794–802
In this paper we consider an Ω-stable 3-diffeomorphism whose chain-recurrent set consists of isolated periodic points and hyperbolic 2-dimensional nontrivial attractors. Nontrivial attractors in this case can only be expanding, orientable or not. The most known example from the class under consideration is the DA-diffeomorphism obtained from the algebraic Anosov diffeomorphism, given on a 3-torus, ...
Added: October 4, 2024
Barinova M., Kolchurina O., Yakovlev E., Математический сборник 2024 Т. 215 № 9 С. 3–29
Известно, что нетривиальный аттрактор в неблуждающем множестве Ω-устойчивого 3-диффеоморфизма сосуществует с тривиальными базисными множествами тогда и только тогда, когда он либо одномерный неориентируемый, либо двумерный растягивающийся (ориентируемый или неориентируемый). Ранее были построены примеры соответствующих диффеоморфизмов, за исключением случая двумерного неориентируемого аттрактора. Настоящая работа восполняет этот пробел. Кроме того, здесь конструктивно доказывается существование энергетической функции у построенного диффеоморфизма, тем самым ...
Added: September 2, 2024
Barinova M., / Series math "arxiv.org". 2024.
In the paper we consider an Ω-stable 3-diffeomorphism, chain recurrent set of which consists of isolated periodic points and expanding attractors of codimension 1, orientable or not. We estimate a minimum number of isolated periodic points using information about the structure of the attractors. ...
Added: April 26, 2024
Pochinka O., Таланова Е. А., Математические заметки 2024 Т. 115 № 4 С. 597–609
Настоящая работа посвящена оценке снизу числа критических точек функции Ляпунова для 3-диффеоморфизмов Морса–Смейла с неподвижными точками попарно различных индексов. Известно, что при наличии единственной некомпактной гетероклинической кривой несущим многообразием рассматриваемых диффеоморфизмов является 3-сфера, а класс топологической сопряженности такого диффеоморфизма 𝑓 полностью определяется классом эквивалентности (которых бесконечно много) хопфовского узла 𝐿𝑓 – узла в образующем классе ...
Added: April 15, 2024
Barinova M., Grines V., Pochinka O. et al., Regular and Chaotic Dynamics 2024 Vol. 29 P. 369–375
We consider a topologically mixing hyperbolic attractor Λ⊂M^n for a diffeomorphism f:M^n → M^n of a compact orientable n-manifold M^n, n>3. Such an attractor Λ is called an Anosov torus provided the restriction f|_Λ is conjugate to Anosov algebraic automorphism of k-dimensional torus T^k. We prove that Λ is an Anosov torus for two cases: 1) dimΛ=n−1, dimW^u_x=1, x∈Λ; 2) dimΛ=k,dimW^u_x=k−1,x∈Λ, and Λ belongs to an f-invariant closed k-manifold, 2⩽k⩽n, topologically embedded in M^n. ...
Added: April 15, 2024
Barinova M., Grines V., Pochinka O., Труды Математического института им. В.А. Стеклова РАН 2023 Т. 321 С. 45–61
C. Conley’s fundamental theorem of the theory of dynamical systems states that every dynamical system, even a nonsmooth one (i.e., a continuous flow or a discrete dynamical system generated by a homeomorphism), admits a continuous Lyapunov function. A Lyapunov function is strictly decreasing along the trajectories of the dynamical system outside the chain recurrent set ...
Added: September 7, 2023
Barinova M., Shustova E., Журнал Средневолжского математического общества 2023 Т. 25 № 2 С. 11–21
This paper is devoted to the construction of an energy function, i.e. a smooth Lyapunov function, whose set of critical points coincides with the chain-recurrent set of a dynamical system — for a cascade that is a direct product of two systems. One of the multipliers is a structurally stable diffeomorphism given on a two-dimensional ...
Added: August 2, 2023