[ca] Aquesta tesi es situa en el marc de la teoria qualitativa dels sistemes diferencials en el pla. Cada capítol conté un aspecte diferent. A la introducció, es dóna un resum dels resultats més coneguts i s'hi introdueix la notació que es fa servir al llarg de la tesi. En particular, descrivim el problema de la integrabilitat i alguns resultats sobre la determinació de l'estabilitat d'un punt singular o d'una òrbita periòdica a fi de presentar els darrers capítols. El problema de la integrabilitat es defineix com el problema de trobar la integral primera d'un sistema d'equacions diferencials en el pla i determinar la classe funcional a la qual pertany. Els Capítols 2 i 3 tracten el problema de la integrabilitat. En el Capítol 2 donem un resultat que permet trobar una expressió explícita per a una integral primera d'un cert tipus de sistemes polinomials. Mitjançant un canvi racional de variables, fem correspondre a una equació diferencial lineal homogènia de segon ordre: A2(x) w'(x) + A1(x) w'(x) + A0(x) w(x) = 0, els coeficients de la qual són polinomials, a un sistema diferencial polinomial pla. Provem que aquest sistema té un invariant per a cada solució arbitrària no nul·la w(x) de l'edo de segon ordre, que, quan w(x) és un polinomi, dóna lloc a una corba algebraica invariant. A més, donem una expressió explícita per a una integral primera del sistema construïda a partir de dues solucions independents de l'edo de segon ordre. Aquesta integral primera no és, en general, una funció Liouvilliana. Finalment, verifiquem que tots els exemples coneguts de famílies de sistemes quadràtics amb una corba algebraica invariant de grau arbitràriament alt es poden descriure mitjançant aquesta construcció (mòdul transformacions birracionals). En el Capítol 3, les corbes algebraiques invariants d'un sistema diferencial polinomial pla juguen el paper fonamental. Si un sistema diferencial polinomial pla té una corba algebraica invariant irreductible, aleshores els valors del seu cofactor en cadascun dels punts singulars no degenerats estan determinats. De fet, aquest valor es una combinació lineal a coeficients naturals dels valors propis associats al punt singular no degenerat. Aquests coeficients naturals es poden determinar completament en alguns casos depenent de la natura del punt singular. Així mateix, els punts de l'infinit també es poden tenir en compte. Un cop considerem el sistema en el pla projectiu complex, el grau d'una corba algebraica invariant esdevé un paràmetre del seu cofactor. Si considerem un sistema de grau d, aleshores té d^2 + d + 1 punts singulars (comptats amb la seva multiplicitat) i el cofactor d'una corba algebraica invariant té grau pel cap alt d-1. Procedim de la manera següent: prenem un polinomi de grau d-1 amb els seus d(d+1)/2 coeficients arbitraris i suposem que és el cofactor d'una corba algebraica invariant irreductible de grau n. Aleshores, imposem totes les condicions que ens donen els punts singulars no degenerats. En el cas general, imposem d^2 + d +1 condicions i, així, podem determinar completament el cofactor i el grau de la corba, l'existència de la qual es pot determinar resolent un sistema d'equacions lineal, o trobem una condició d'incompatibilitat. D'aquesta manera, en general, podem determinar l'existència de totes les corbes algebraiques invariants d'un sistema. El Capítol 4 tracta sobre l'estabilitat d'una òrbita periòdica d'un sistema diferencial pla. Suposem que f(x,y)=0 és una corba invariant irreductible amb cofactor que conté l'òrbita periòdica. Provem que les integrals sobre l'òrbita periòdica de la divergència i del cofactor coincideixen. Així, podem decidir sobre l'estabilitat de l'òrbita periòdica mitjançant la integració del cofactor sobre aquesta. En el Capítol 5, donem una aplicació dels resultats descrits en els Capítols 3 i 4. Considerem els sistemes quadràtics amb un cicle límit algebraic coneguts fins al moment de la redacció d'aquesta tesi. Aquest cicles límit algebraics estan continguts en corbes algebraiques invariants de graus 2, 4, 5 i 6 i algunes d'aquestes famílies de sistemes quadràtics son birracionalment equivalents. Aplicant el mètode descrit en el Capítol 3, mostrem que la corba algebraica invariant que conté el cicle límit es l'única corba algebraica invariant del sistema. Aprofitem aquest resultat per provar que aquests sistemes no tenen integral primera Liouvilliana. I aplicant la formula donada en el Capítol 4, provem que aquests cicles límit algebraics son hiperbòlics. El Capítol 6 tracta sobre l'estudi i les propietats de la funció període associada a un punt singular amb part lineal de tipus centre-focus. Com que el punt singular és sempre monodròmic, donada una secció transversal al flux amb el punt singular com a extrem, podem definir l'aplicació de Poincaré i la funció període associades a la secció. Diem que el punt és isòcron si podem trobar una secció tal que la seva funció període associada és constant. Aquesta definició generalitza la definició usual donada per centres a punts singulars qualssevol amb part lineal de tipus centre-focus. Caracteritzem aquesta propietat mitjançant simetries de Lie i formes normals, tot generalitzant els procediments coneguts per centres. Així mateix, donem un exemple d'una família de sistemes depenent d'un paràmetre real, tals que el seu origen és un punt singular amb part lineal de tipus centre-focus i que mai no és un punt isòcron.

[en] This thesis is situated in the framework of the qualitative theory of differential systems in the plane. Each chapter contains a different topic. In the introduction, a summary of known results is given and the notation used through the rest of the memory is presented. In particular, we describe the integrability problem and some results concerning the determination of the stability of a singular point or a periodic orbit in order to introduce the latest chapters. We define the integrability problem as the problem of finding a first integral for a planar differential system and determining the functional class it must belong to. Chapters 2 and 3 are concerned with the integrability problem. In Chapter 2, we obtain a result which allows to find an explicit expression for a first integral of a certain type of polynomial system. By means of a rational change of variable, we make correspond the homogenous second order linear differential equation: A2 (x) w'(x) + A1(x) w'(x) + A0(x) w(x) = 0, whose coefficients are polynomials, to a planar polynomial differential system. We prove that this system has an invariant for each arbitrary nonnull solution w(x) of the second-order ode, which, in case w(x) is a polynomial, gives rise to an invariant algebraic curve. In addition, we give an explicit expression of a first integral for the system constructed from two independent solutions of the second order ode. This first integral is not, in general, a Liouvillian function. Finally, we verify that all the known examples of families of quadratic systems with an invariant algebraic curve of arbitrarily high degree can be described by this construction (modulus birrational transformations). In Chapter 3, invariant algebraic curves of a planar polynomial differential system play the fundamental role. If an irreducible invariant algebraic curve for a planar polynomial differential system exists, then the values of its cofactor at each non-degenerate singular point are determined. In fact, this value is a linear combination with natural coefficients of the eigenvalues associated to the non-degenerate singular point. These natural coefficients can be completely determined in some cases depending on the nature of the singular point. Moreover, the points at infinity can also be taken into account. Once the system is considered in the projective complex plane, the degree of an invariant algebraic curve becomes a parameter of its cofactor. If we consider a system of degree d, then it has d^2 + d + 1 singular points (counted with multiplicity) and the cofactor of an invariant algebraic curve is a polynomial of degree at most d-1. We proceed as follows: we take a polynomial of degree d-1 with its d(d+1)/2 arbitrary coefficients and we assume that it is the cofactor of an irreducible invariant algebraic curve of degree n. Then, we impose all the conditions given by the non-degenerate singular points. In the general case, we impose d^2 + d + 1 conditions and, hence, we completely determine the cofactor and the degree of the curve, whose existence can be determined by solving a linear system of equations, or we show an incompatibility condition. Therefore, we can determine the existence of all the invariant algebraic curves of a general system. Chapter 4 is about the stability of a periodic orbit of a planar differential system. We assume that f(x,y)=0 is a real irreducible invariant curve with cofactor which contains the periodic orbit. We prove that the integrals over the periodic orbit of the divergence and the cofactor coincide. Hence, we can decide the stability of a periodic orbit by means of the integration of the cofactor over it. In Chapter 5, we describe an application of the results given in Chapters 3 and 4. We consider the quadratic systems with an algebraic limit cycle known until the composition of this thesis. These algebraic limit cycles are contained in invariant algebraic curves of degrees 2, 4, 5 and 6 and there are some of these families of quadratic systems which are birrationally equivalent one to the other. Applying the method given in Chapter 3, we show that there is no other irreducible invariant algebraic curve that the one which contains the limit cycle. We take profit from this result to show that these systems have no Liouvillian first integral. And applying the formula given in Chapter 4, we prove that these algebraic limit cycles are hyperbolic. Chapter 6 is devoted to the study of the properties of the period function associated to a singular point with linear part of centre-focus type. Given a section through the flow with such a singular point as endpoint, we can define the Poincaré map and the period function associated to this section since this point is always monodromic. We say that this point is isochronous if we can find a section such that the period function associated to it is constant. This definition generalizes the usual definition given for centres to any singular point with linear part of centre-focus type. We characterize this property by means of Lie symmetries and normal forms, generalizing the known procedures for centres. Moreover, we provide an example of a family of systems depending on a real parameter, such that the origin is a singular point with linear part of centre-focus type and which is never an isochronous point.