Environmental management problems, future generations and social decisions

The decisions of many individuals and social groups, taking according to well-defined objectives, are causing serious social and environmental problems, in spite of following the dictates of economic rationality. There are many examples of serious problems for which there are not yet appropriate solutions, such as management of scarce natural resources including aquifer water or the distribution of space among incompatible uses. In order to solve these problems, the paper first characterizes the resources and goods involved from an economic perspective. Then, for each case, the paper notes that there is a serious divergence between individual and collective interests and, where possible, it designs the procedure for solving the conflict of interests. With this procedure, the real opportunities for the application of economic theory are shown, and especially the theory on collective goods and externalities. The limitations of conventional economic analysis are shown and the opportunity to correct the shortfalls is examined. Many environmental problems, such as climate change, have an impact on different generations that do not participate in present decisions. The paper shows that for these cases, the solutions suggested by economic theory are not valid. Furthermore, conventional methods of economic valuation (which usually help decision-makers) are unable to account for the existence of different generations and tend to obviate long-term impacts. The paper analyzes how economic valuation methods could account for the costs and benefits enjoyed by present and future generations. The paper studies an appropriate consideration of preferences for future consumption and the incorporation of sustainability as a requirement in social decisions, which implies not only more efficiency but also a fairer distribution between generations than the one implied by conventional economic analysis.

Inverse Problems for multiple invariant curves

Planar polynomial vector fields which admit invariant algebraic curves, Darboux integrating factors or Darboux first integrals are of special interest. In the present paper we solve the inverse problem for invariant algebraic curves with a given multiplicity and for integrating factors, under generic assumptions regarding the (multiple) invariant algebraic curves involved. In particular we prove, in this generic scenario, that the existence of a Darboux integrating factor implies Darboux integrability. Furthermore we construct examples where the genericity assumption does not hold and indicate that the situation is different for these.

Variational inequalities in Hilbert spaces with measures and optimal stopping problems

We study the existence theory for parabolic variational inequalities in weighted L2 spaces with respect to excessive measures associated with a transition semigroup. We characterize the value function of optimal stopping problems for finite and infinite dimensional diffusions as a generalized solution of such a variational inequality. The weighted L2 setting allows us to cover some singular cases, such as optimal stopping for stochastic equations with degenerate diffusion coeficient. As an application of the theory, we consider the pricing of American-style contingent claims. Among others, we treat the cases of assets with stochastic volatility and with path-dependent payoffs.

Inverse problems for invariant algebraic curves: explicit computations

Given an algebraic curve in the complex affine plane, we describe how to determine all planar polynomial vector fields which leave this curve invariant. If all (finite) singular points of the curve are nondegenerate, we give an explicit expression for these vector fields. In the general setting we provide an algorithmic approach, and as an alternative we discuss sigma processes.

Positive solutions of nonlinear problems involving the square root of the Laplacian

We consider nonlinear elliptic problems involving a nonlocal operator: the square root of the Laplacian in a bounded domain with zero Dirichlet boundary conditions. For positive solutions to problems with power nonlinearities, we establish existence and regularity results, as well as a priori estimates of Gidas-Spruck type. In addition, among other results, we prove a symmetry theorem of Gidas-Ni-Nirenberg type.

The Commons and anti-commons problems in the tourism economy

Countries specialised in tourism tend to face two problems with contradictory effects: the commons and the anti-commons, which lead to tourism over- and under-production, respectively. This paper develops a two-period model to analyse the joint effects of both problems on a small and remote tourism economy. Congestion and the complementariness between foreign transport and local tourism services are key features in this type of markets. As a result, direct selling and the presence of foreign tour-operators emerge as possible market arrangements with different implications in terms of welfare and public intervention. Four main results are obtained. First, in the direct selling situation the optimal policy depends on the relative importance of the problems. Second, the existence of tour-operators always leads to tourism over-production. Third, the presence of a single tour-operator does not solve the congestion problem. Lastly, the switch from several tour-operators to a single one is welfare reducing.

Some variational problems from image processing

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

La programació al servei de la matemàtica

Treball de recerca realitzat per un alumne d'ensenyament secundari i guardonat amb un Premi CIRIT per fomentar l'esperit cientí­fic del Jovent l'any 2009. La programació al servei de la matemàtica és un programa informàtic fet amb Excel i Visual Basic. Resol equacions de primer grau, equacions de segon grau, sistemes d'equacions lineals de dues equacions i dues incògnites, sistemes d'equacions lineals compatibles determinats de tres equacions i tres incògnites i troba zeros de funcions amb el teorema de Bolzano. En cadascun dels casos, representa les solucions gràficament. Per a això, en el treball s'ha hagut de treballar, en matemàtiques, amb equacions, nombres complexos, la regla de Cramer per a la resolució de sistemes, i buscar la manera de programar un mètode iteratiu pel teorema de Bolzano. En la part gràfica, s'ha resolt com fer taules de valors amb dues i tres variables i treballar amb rectes i plans. Per la part informàtica, s'ha emprat un llenguatge nou per l'alumne i, sobretot, ha calgut saber decidir on posar una determinada instrucció, ja que el fet de variar-ne la posició una sola lí­nea ho pot canviar tot. A més d'això, s'han resolt altres problemes de programació i també s'ha realitzat el disseny de pantalles.

The analysis of approximate quickselect and related problems

Approximate Quickselect, a simple modification of the well known Quickselect algorithm for selection, can be used to efficiently find an element with rank k in a given range [i..j], out of n given elements. We study basic cost measures of Approximate Quickselect by computing exact and asymptotic results for the expected number of passes, comparisons and data moves during the execution of this algorithm. The key element appearing in the analysis of Approximate Quickselect is a trivariate recurrence that we solve in full generality. The general solution of the recurrence proves to be very useful, as it allows us to tackle several related problems, besides the analysis that originally motivated us. In particular, we have been able to carry out a precise analysis of the expected number of moves of the ith element when selecting the jth smallest element with standard Quickselect, where we are able to give both exact and asymptotic results. Moreover, we can apply our general results to obtain exact and asymptotic results for several parameters in binary search trees, namely the expected number of common ancestors of the nodes with rank i and j, the expected size of the subtree rooted at the least common ancestor of the nodes with rank i and j, and the expected distance between the nodes of ranks i and j.

Optimal exponent heat balance and refined integral methods applied to Stefan problems

When using a polynomial approximating function the most contentious aspect of the Heat Balance Integral Method is the choice of power of the highest order term. In this paper we employ a method recently developed for thermal problems, where the exponent is determined during the solution process, to analyse Stefan problems. This is achieved by minimising an error function. The solution requires no knowledge of an exact solution and generally produces significantly better results than all previous HBI models. The method is illustrated by first applying it to standard thermal problems. A Stefan problem with an analytical solution is then discussed and results compared to the approximate solution. An ablation problem is also analysed and results compared against a numerical solution. In both examples the agreement is excellent. A Stefan problem where the boundary temperature increases exponentially is analysed. This highlights the difficulties that can be encountered with a time dependent boundary condition. Finally, melting with a time-dependent flux is briefly analysed without applying analytical or numerical results to assess the accuracy.

Application of standard and refined heat balance integral methods to one-dimensional Stefan problems

The work in this paper concerns the study of conventional and refined heat balance integral methods for a number of phase change problems. These include standard test problems, both with one and two phase changes, which have exact solutions to enable us to test the accuracy of the approximate solutions. We also consider situations where no analytical solution is available and compare these to numerical solutions. It is popular to use a quadratic profile as an approximation of the temperature, but we show that a cubic profile, seldom considered in the literature, is far more accurate in most circumstances. In addition, the refined integral method can give greater improvement still and we develop a variation on this method which turns out to be optimal in some cases. We assess which integral method is better for various problems, showing that it is largely dependent on the specified boundary conditions.

Creació d’un programari per a l’avaluació de la qualitat dels resultats analítics generats al laboratori

La validació de mètodes és un dels pilars fonamentals de l’assegurament de la qualitat en els laboratoris d’anàlisi, tal i com queda reflectit en la norma ISO/IEC 17025. És, per tant, un aspecte que cal abordar en els plans d’estudis dels presents i dels futurs graus en Química. Existeix molta bibliografia relativa a la validació de mètodes, però molt sovint aquesta s’utilitza poc, degut a la dificultat manifesta de processar tota la informació disponible i aplicar-la al laboratori i als problemes concrets. Una altra de les limitacions en aquest camps és la manca de programaris adaptats a les necessitats del laboratori. Moltes de les rutines estadístiques que es fan servir en la validació de mètodes són adaptacions fetes amb Microsoft Excel o venen incorporades en paquets estadístics gegants, amb un alt grau de complexitat. És per aquest motiu que l’objectiu del projecte ha estat generar un programari per la validació de mètodes i l’assegurament de la qualitat dels resultats analítics, que incorporés únicament les rutines necessàries. Específicament, el programari incorpora les funcions estadístiques necessàries per a verificar l’exactitud i avaluar la precisió d’un mètode analític. El llenguatge de programació triat ha estat el Java en la seva versió 6. La part de creació del programari ha constat de les següents etapes: recollida de requisits, anàlisi dels requisits, disseny del programari en mòduls, programació d les funcions del programa i de la interfície gràfica, creació de tests d’integració i prova amb usuaris reals, i, finalment, la posada en funcionament del programari (creació de l’instal·lador i distribució del programari).

ATiPAP : desenvolupament de materials docents amb suport multimedia pels continguts d'Atenció, Percepció Auditiva i de la Parla adaptats als crédits ECTS i a l'EEES dins l'ensenyament de Psicologia

El projecte ha permès finançar el suport tècnic necessari per a poder desenvolupar materials informatitzats corresponents a activitats teòrico-pràctiques de l’assignatura troncal de la llicenciatura de Psicologia (actualment també en el Grau) “Percepció i Atenció”. Els materials desenvolupats corresponen a diferents punts del programa de l’assignatura i són els següents: demostració de la tècnica d’ombrejat per l’anàlisi de l’atenció focalitzada; parpelleig atencional en sèries de presentacions ràpides d’informació visual (RSVP); canvis encoberts de l’atenció i el mecanisme d’inhibició de retorn; efectes dels filtrats sobre la percepció de la parla i la música; il·lusions auditives i els principis d’organització de la informació sonora complexa; la percepció categòrica dels sons de la parla i la naturalesa continua del processament lèxic (paradigma d’obertura successiva o gating). Per totes aquelles activitats amb continguts de llenguatge, s’han desenvolupat dues versions equivalents, catalana i castellana, per permetre que els estudiants fessin la pràctica en la seva llengua dominant. A la primera fase del projecte, al llarg del curs 2006-07, es van preparar els materials i la programació de les diferents pràctiques i es van poder identificar alguns problemes que es van solucionar posteriorment. En el curs 2007-08 totes les activitats de pràctiques ja es van fer accessibles als estudiants (Plataforma Moodle, Campus Virtual) i la valoració sobre el seu funcionament, feta pels estudiants mitjançant qüestionaris, va ser satisfactòria en més d’un 95% dels casos (els únics problemes detectats estaven relacionats amb les característiques dels ordinadors del usuaris i del navegador utilitzat per accedir als materials). La valoració de les activitats per part dels estudiants va ser globalment positiva i, en el seu ús continuat al llarg dels cursos 2008-09 i 2009-10, s’ha observat una participació creixent (accés voluntari a les activitats) i un aprofitament millor de la informació presentada, que es tradueix en millores en les puntuacions obtingudes en les avaluacions de l'assignatura.

Statmedia 3 : activitats on-line individualitzades d'estadística i matemàtiques als ensenyaments de Ciències Experimentals i Socials

El projecte Statmedia 3 ha consolidat definitivament la proposta de les assignatures Bioestadística de Biologia, Anàlisi de dades de Ciències Ambientals i d’Estadística Matemàtica de la Diplomatura renovant una part del material creat amb Statmedia 2. S’han inclòs a més Matemàtiques d’Ambientals i Introducció a la Probabilitat del Grau d’Estadística. L’anterior MQD abastava només pràctiques mentre que aquest projecte permet una oferta diversa d’activitats individualitzades. La individualització consisteix en que cada estudiant rep una proposta de cas personalitzada amb dades diferents. Les activitats poden ser programades presencialment o no, però la clau de l’èxit de l’activitat és que l’alumne obtingui reconeixement del seu treball en l’avaluació continuada. La valoració que fan als alumnes de Statmedia és molt bo, i observem que es produeix una millora en els resultats acadèmics. Statmedia 3 ha implicat un important esforç en la vessant informàtica del projecte, la barreja de tecnologies que utilitzem son punteres: Ajax, servlets i applets Java... Hem posat a punt un assistent on-line per dissenyar documents i planificar activitats que facilita la tasca dels professors. La nostre participació en primera línea del procés de convergència a l’EEES ens ha permès anticipar alguns canvis, i s’ha traduït en que el claustre del Departament d’Estadística assumís que Statmedia és una metodologia essencial dels seus plans docents. El projecte continua en un quart projecte MQD consecutiu, on desplegarem la nova tecnologia implementada. L’objectiu principal serà dotar a les assignatures dels 7 graus on participa el departament d’activitats individualitzades en forma de casos pràctics, problemes i proves diverses. La col·lecció de material emmagatzemada en la nostra biblioteca, forjada després de quasi deu anys de treball continuat, juntament amb l’experiència acumulada de com utilitzar Statmedia de la forma més eficient han començat a ser explotades en els nous graus aquest mateix curs 2009-2010.

A parameter-free approach for solving combinatorial optimization problems through biased randomization of efficient heuristics

This paper discusses the use of probabilistic or randomized algorithms for solving combinatorial optimization problems. Our approach employs non-uniform probability distributions to add a biased random behavior to classical heuristics so a large set of alternative good solutions can be quickly obtained in a natural way and without complex conguration processes. This procedure is especially useful in problems where properties such as non-smoothness or non-convexity lead to a highly irregular solution space, for which the traditional optimization methods, both of exact and approximate nature, may fail to reach their full potential. The results obtained are promising enough to suggest that randomizing classical heuristics is a powerful method that can be successfully applied in a variety of cases.