Generalised Wang's Graph for Morse Flows on Surfaces

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

This paper is devoted to gradient-like flows on surfaces, which are Morse-Smale flows without limit cycles, and to their topological classification up to topological conjugacy. Such flows, otherwise called Morse flows, have been repeatedly classified by means of various topological invariants. One of these invariants is the two-colour Wang's graph, which is valid only for gradient-like flows on orientable surfaces. The purpose of this study was to generalize the Wang's graph to the case of arbitrary closed surfaces. A new invariant, the generalized Wang's graph, is introduced in the paper. Using this generalization, a topological classification of gradient-like flows on arbitrary surfaces is obtained, including a non-orientable case. The realization of the generalized Wang's graph by the standard Morse flow on the surface is performed as well. To obtain all the results, constructive method is used: to prove the classification theorem, a homeomorphism is constructed that maps regions with the same behavior of trajectories into each other, and the graph allows to establish the correct location of such regions relative to each other. The realization theorem is also proven constructively: basing on the graph being considered, standard flow is created that is topologically conjugated to every flow such that the graph corresponds to this flow. Thus, a complete topological classification of Morse flows on surfaces is constructed by means of an invariant, which in some respects surpasses in simplicity and practicality both the directed Peixoto graph and the three-colour Oshemkov-Sharko graph.

About the authors

Vladislav E. Kruglov

HSE University

Email: kruglovslava21@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-4661-0288

Cand.Sci. (Mathematical Sciences),  Research Fellow, International Laboratory of Dynamical Systems and Applications

25/12 B. Pecherskaya St., Nizhny Novgorod 603150, Russia

Mihail S. Rekshinskiy

HSE University

Author for correspondence.
Email: mrekshinskii@mail.ru
ORCID iD: 0009-0006-4683-4619

student, Faculty of Informatics, Mathematics and Computer Science

Russian Federation, 25/12 B. Pecherskaya St., Nizhny Novgorod 603150, Russia

References

  1. A. A. Andronov, L. S. Pontryagin, "Rough systems", Reports of the Academy of Sciences of the USSR, 14:5 (1937), 247–250 (In Russ.).
  2. S. Smale, "Differentiable dynamical systems", Bull. Amer. Math. Soc., 73:6 (1967), 747–817.
  3. E. A. Leontovich, A. G. Mayer, "On trajectories that determine the qualitative structure of sphere partitioning into trajectories", Reports of the Academy of Sciences of the USSR, 14:5 (1937), 251–257 (In Russ.).
  4. E. A. Leontovich, A. G. Mayer, "About the scheme defining the topological structure of partitioning into trajectories", Reports of the Academy of Sciences of the USSR, 103:4 (1955), 557–560 (In Russ.).
  5. M. M. Peixoto, "On the classification of flows on 2-manifolds", Dynamical Systems, 1973, 389–419.
  6. X. Wang, "The C*-algebras of Morse-Smale flows on two-manifolds", Ergodic Theory Dynam. Systems, 10 (1990), 565–597.
  7. V. Z. Grines, E. Ya. Gurevich, E. V. Zhuzhoma, O. V. Pochinka, "Classification of Morse-Smale systems and topological structure of the carrying manifolds", Uspehi matematicheskih nauk, 74:1(445) (2019), 41-116 (in Russ.).
  8. I. Nikolaev, E. Zhuzhoma, "Flows on 2-dimensional manifolds", Lect. Notes in Math., 1705 (1999).
  9. C. Robinson, Dynamical systems: stability, symbolic dynamics, and chaos, Tokyo CRC Press, Boca Raton, Ann Arbor, London, 1995, xii+467 p.
  10. V. Kruglov, "Topological conjugacy of gradient-like flows on surfaces", Dinamicheskie sistemy, 8:1 (2018), 15–21.
  11. V. E. Kruglov, D. S. Malyshev, O. V. Pochinka, "On Algorithms that Effectively Distinguish Gradient-Like Dynamics on Surfaces", Arnold Mathematical Journal, 4 (2018), 483–504.
  12. J. Palis, W. de Melo, Geometric Theory of Dynamical Systems. An Introduction., Springer-Verlag, New-York, Heidelberg, Berlin, 1982.
  13. V. E. Kruglov, D. S. Malyshev, O. V. Pochinka, "Multicolor graph as a complete topological invariant for Omega-stable flows without periodic trajectories on surfaces", Matem. sb., 209:1 (2018), 100–126 (In Russ.).
  14. A. A. Oshemkov, V. V. Sharko, "On the classification of Morse-Smale flows on twodimensional manifolds", Matematicheskij sbornik, 189:8 (1998), 93–140 (In Russ.).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2025 Kruglov V.E., Rekshinskiy M.S.

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».