Integro-difference equations for interacting species and the Neolithic transition

We introduce a set of sequential integro-difference equations to analyze the dynamics of two interacting species. Firstly, we derive the speed of the fronts when a species invades a space previously occupied by a second species, and check its validity by means of numerical random-walk simulations. As an example, we consider the Neolithic transition: the predictions of the model are consistent with the archaeological data for the front speed, provided that the interaction parameter is low enough. Secondly, an equation for the coexistence time between the invasive and the invaded populations is obtained for the first time. It agrees well with the simulations, is consistent with observations of the Neolithic transition, and makes it possible to estimate the value of the interaction parameter between the incoming and the indigenous populations

Finite Element Analysis of Electrically Excited Quartz Tuning Fork Devices

Quartz Tuning Fork (QTF)-based Scanning Probe Microscopy (SPM) is an important field of research. A suitable model for the QTF is important to obtain quantitative measurements with these devices. Analytical models have the limitation of being based on the double cantilever configuration. In this paper, we present an electromechanical finite element model of the QTF electrically excited with two free prongs. The model goes beyond the state-of-the-art of numerical simulations currently found in the literature for this QTF configuration. We present the first numerical analysis of both the electrical and mechanical behavior of QTF devices. Experimental measurements obtained with 10 units of the same model of QTF validate the finite element model with a good agreement.

Bounding right-arm rotation distances

Rotation distance quantifies the difference in shape between two rooted binary trees of the same size by counting the minimum number of elementary changes needed to transform one tree to the other. We describe several types of rotation distance, and provide upper bounds on distances between trees with a fixed number of nodes with respect to each type. These bounds are obtained by relating each restricted rotation distance to the word length of elements of Thompson's group F with respect to different generating sets, including both finite and infinite generating sets.

Human capital in growth regressions: how much difference does data quality make? An update and further results

We construct estimates of educational attainment for a sample of OECD countries using previously unexploited sources. We follow a heuristic approach to obtain plausible time profiles for attainment levels by removing sharp breaks in the data that seem to reflect changes in classification criteria. We then construct indicators of the information content of our series and a number of previously available data sets and examine their performance in several growth specifications. We find a clear positive correlation between data quality and the size and significance of human capital coefficients in growth regressions. Using an extension of the classical errors in variables model, we construct a set of meta-estimates of the coefficient of years of schooling in an aggregate Cobb-Douglas production function. Our results suggest that, after correcting for measurement error bias, the value of this parameter is well above 0.50.

Infinite index subgroups and finiteness properties of intersections of geometrically finite groups

We explore which types of finiteness properties are possible for intersections of geometrically finite groups of isometries in negatively curved symmetric rank one spaces. Our main tool is a twist construction which takes as input a geometrically finite group containing a normal subgroup of infinite index with given finiteness properties and infinite Abelian quotient, and produces a pair of geometrically finite groups whose intersection is isomorphic to the normal subgroup.

Normal forms for rational difference equations with applications to the global periodicity problem

We propose a classification and derive the associated normal forms for rational difference equations with complex coefficients. As an application, we study the global periodicity problem for second order rational difference equations with complex coefficients. We find new necessary conditions as well as some new examples of globally periodic equations.

Reduction of periodic difference systems to linear or autonomous ones

We extend Floquet theory for reducing nonlinear periodic difference systems to autonomous ones (actually linear) by using normal form theory.

Dynamics of the third order Lyness' difference equation

"Vegeu el resum a l'inici del document del fitxer adjunt"

Orthogonal systems in finite grahps

To a finite graph there corresponds a free partially commutative group: with the given graph as commutation graph. In this paper we construct an orthogonality theory for graphs and their corresponding free partially commutative groups. The theory developed here provides tools for the study of the structure of partially commutative groups, their universal theory and automorphism groups. In particular the theory is applied in this paper to the centraliser lattice of such groups.

Caracteritació de models funcionals d'àmfores romanes mitjançant Finite Element Analysis

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada al Laboratory of Archaeometry del National Centre of Scientific Research “Demokritos” d’Atenes, Grècia, entre juny i setembre 2006. Aquest estudi s’emmarca dins d’un context més ampli d’estudi del canvi tecnològic que es documenta en la producció d’àmfores de tipologia romana durant els segles I aC i I dC en els territoris costaners de Catalunya. Una part d’aquest estudi contempla el càlcul de les propietats mecàniques d’aquestes àmfores i la seva avaluació en funció de la tipologia amforal, a partir de l’Anàlisi d’Elements Finits (AEF). L’AEF és una aproximació numèrica que té el seu origen en les ciències d’enginyeria i que ha estat emprada per estimar el comportament mecànic d’un model en termes, per exemple, de deformació i estrès. Així, un objecte, o millor dit el seu model, es dividit en sub-dominis anomenats elements finits, als quals se’ls atribueixen les propietats mecàniques del material en estudi. Aquests elements finits estan connectats formant una xarxa amb constriccions que pot ser definida. En el cas d’aplicar una força determinada a un model, el comportament de l’objecte pot ser estimat mitjançant el conjunt d’equacions lineals que defineixen el rendiment dels elements finits, proporcionant una bona aproximació per a la descripció de la deformació estructural. Així, aquesta simulació per ordinador suposa una important eina per entendre la funcionalitat de ceràmiques arqueològiques. Aquest procediment representa un model quantitatiu per predir el trencament de l’objecte ceràmic quan aquest és sotmès a diferents condicions de pressió. Aquest model ha estat aplicat a diferents tipologies amforals. Els resultats preliminars mostren diferències significatives entre la tipologia pre-romana i les tipologies romanes, així com entre els mateixos dissenys amforals romans, d’importants implicacions arqueològiques.

On locally finite transitive two-ended digraphs

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada al Department de Matemàtica Aplicada de la Montanuniversität Leoben, Àustria, entre agost i desembre del 2006. L’ objectiu ha estat fer recerca sobre digrafs infinits amb dos finals, connexos i localment finits, i, en particular, en digrafs amb dos finals i altament arc-transitius. Malnic, Marusic et al. van introduir un nou tipus de relació d’equivalència en els vèrtexs d’un dígraf, anomenades relacions d’assolibilitat, que generalitzen i tenen el seu origen en un problema posat per Cameron et al., on les classes de la relació d’equivalència eren vèrtexs que pertanyien a un camí alternat del dígraf . Malnic et al. en el mencionat article van establir connexions ben estretes entre aquestes relacions d’assolibilitat i l'estructura de finals i creixement dels digrafs localment finits i transitius. En aquest treball, s’ha caracteritzat per complet aquestes relacions d’assolibitat en el cas de dígrafs localment finits i transitius amb exactament dos finals, en termes de la descomposició en números primers del número de línies que genera el digraf amb dos finals. A més, es nega la Conjectura 1 sostinguda per Seifter que afirmava que un digraf connex localment finit amb més d’un final era necessàriament o be 0-, 1- o altament arc-transitiu. Seifer havia donat una solució parcial a la conjectura pel cas de digrafs regulars amb grau primer que tinguin un conjunt de tall connex. En aquest treball, es descriu una família infinita de dígrafs regulars de grau dos, amb dos finals, exactament 2-arc transitius i no 3-arc transitius. Així, es nega la Conjectura de Seifter en el cas general, fins i tot per grau primer. Tot i així, la solució parcial donada per Seifter en el seu article és en cert sentit la millor possible i l'existència un conjunt de tall connex essencial.

Simulación de fluidos inmiscibles con el Particle Finite Element Method (PFEM)

Proyecto de investigación realizado a partir de una estancia en el Centro Internacional de Métodos Computacionales en Ingeniería (CIMEC), Argentina, entre febrero y abril del 2007. La simulación numérica de problemas de mezclas mediante el Particle Finite Element Method (PFEM) es el marco de estudio de una futura tesis doctoral. Éste es un método desarrollado conjuntamente por el CIMEC y el Centre Internacional de Mètodos Numèrics en l'Enginyeria (CIMNE-UPC), basado en la resolución de las ecuaciones de Navier-Stokes en formulación Lagrangiana. El mallador ha sido implementado y desarrollado por Dr. Nestor Calvo, investigador del CIMEC. El desarrollo del módulo de cálculo corresponde al trabajo de tesis de la beneficiaria. La correcta interacción entre ambas partes es fundamental para obtener resultados válidos. En esta memoria se explican los principales aspectos del mallador que fueron modificados (criterios de refinamiento geométrico) y los cambios introducidos en el módulo de cálculo (librería PETSc, algoritmo predictor-corrector) durante la estancia en el CIMEC. Por último, se muestran los resultados obtenidos en un problema de dos fluidos inmiscibles con transferencia de calor.