Azimuthal Impact Directions from Oblique Impact Crater Morphology

Cook, Anthony; Wallis, D.; Burchell, M.J.; Solomon, C.J., (2005) 'Azimuthal Impact Directions from Oblique Impact Crater Morphology', Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 359(3) pp.1137-1149 RAE2008

Plane wave and Coulomb asymptotics

A simple plane wave solution of the Schrodinger-Helmholtz equation is a quantum eigenfunction obeying both energy and linear momentum correspondence principles. Inclusion of the outgoing wave with scattering amplitude f asymptotic development of the plane wave, we show that there is a problem with angular momentum when we consider forward scattering at the point of closest approach and at large impact parameter given semiclassically by (l + 1/2)/k where l is the azimuthal quantum number and may be large (J. Leech et al., Phys. Rev. Lett. 88. 257901 (2002)). The problem is resolved via non- uniform, non-standard analysis involving the Heaviside step function, unifying classical, semiclassical and quantum mechanics, and the treatment is extended to the case of pure Coulomb scattering.

Analyticity of smooth eigenfunctions and spectral analysis of the Gauss map

We provide a sufficient condition of analyticity of infinitely differentiable eigenfunctions of operators of the form Uf(x) = integral a(x, y) f(b( x, y)) mu(dy) acting on functions f: [u, v] --> C ( evolution operators of one-dimensional dynamical systems and Markov processes have this form). We estimate from below the region of analyticity of the eigenfunctions and apply these results for studying the spectral properties of the Frobenius-Perron operator of the continuous fraction Gauss map. We prove that any infinitely differentiable eigenfunction f of this Frobenius-Perron operator, corresponding to a non-zero eigenvalue admits a (unique) analytic extension to the set C\(-infinity, 1]. Analyzing the spectrum of the Frobenius Perron operator in spaces of smooth functions, we extend significantly the domain of validity of the Mayer and Ropstorff asymptotic formula for the decay of correlations of the Gauss map.

Multiplicity results for some classes of Schrödinger-Poisson systems

In this thesis, we study the existence and multiplicity of solutions of the following class of Schr odinger-Poisson systems: u + u + l(x) u = (x; u) in R3; = l(x)u2 in R3; where l 2 L2(R3) or l 2 L1(R3). And we consider that the nonlinearity satis es the following three kinds of cases: (i) a subcritical exponent with (x; u) = k(x)jujp 2u + h(x)u (4 p < 2 ) under an inde nite case; (ii) a general inde nite nonlinearity with (x; u) = k(x)g(u) + h(x)u; (iii) a critical growth exponent with (x; u) = k(x)juj2 2u + h(x)jujq 2u (2 q < 2 ). It is worth mentioning that the thesis contains three main innovations except overcoming several di culties, which are generated by the systems themselves. First, as an unknown referee said in his report, we are the rst authors concerning the existence of multiple positive solutions for Schr odinger- Poisson systems with an inde nite nonlinearity. Second, we nd an interesting phenomenon in Chapter 2 and Chapter 3 that we do not need the condition R R3 k(x)ep 1dx < 0 with an inde nite noncoercive case, where e1 is the rst eigenfunction of +id in H1(R3) with weight function h. A similar condition has been shown to be a su cient and necessary condition to the existence of positive solutions for semilinear elliptic equations with inde nite nonlinearity for a bounded domain (see e.g. Alama-Tarantello, Calc. Var. PDE 1 (1993), 439{475), or to be a su cient condition to the existence of positive solutions for semilinear elliptic equations with inde nite nonlinearity in RN (see e.g. Costa-Tehrani, Calc. Var. PDE 13 (2001), 159{189). Moreover, the process used in this case can be applied to study other aspects of the Schr odinger-Poisson systems and it gives a way to study the Kirchho system and quasilinear Schr odinger system. Finally, to get sign changing solutions in Chapter 5, we follow the spirit of Hirano-Shioji, Proc. Roy. Soc. Edinburgh Sect. A 137 (2007), 333, but the procedure is simpler than that they have proposed in their paper.

A Theoretical Comparison Between Integrated and Realized Volatilies

In this paper, we provide both qualitative and quantitative measures of the cost of measuring the integrated volatility by the realized volatility when the frequency of observation is fixed. We start by characterizing for a general diffusion the difference between the realized and the integrated volatilities for a given frequency of observations. Then, we compute the mean and variance of this noise and the correlation between the noise and the integrated volatility in the Eigenfunction Stochastic Volatility model of Meddahi (2001a). This model has, as special examples, log-normal, affine, and GARCH diffusion models. Using some previous empirical works, we show that the standard deviation of the noise is not negligible with respect to the mean and the standard deviation of the integrated volatility, even if one considers returns at five minutes. We also propose a simple approach to capture the information about the integrated volatility contained in the returns through the leverage effect.

ARMA Representation of Integrated and Realized Variances

This paper derives the ARMA representation of integrated and realized variances when the spot variance depends linearly on two autoregressive factors, i.e., SR SARV(2) models. This class of processes includes affine, GARCH diffusion, CEV models, as well as the eigenfunction stochastic volatility and the positive Ornstein-Uhlenbeck models. We also study the leverage effect case, the relationship between weak GARCH representation of returns and the ARMA representation of realized variances. Finally, various empirical implications of these ARMA representations are considered. We find that it is possible that some parameters of the ARMA representation are negative. Hence, the positiveness of the expected values of integrated or realized variances is not guaranteed. We also find that for some frequencies of observations, the continuous time model parameters may be weakly or not identified through the ARMA representation of realized variances.

Mesure et Prévision de la Volatilité pour les Actifs Liquides

Le prix efficient est latent, il est contaminé par les frictions microstructurelles ou bruit. On explore la mesure et la prévision de la volatilité fondamentale en utilisant les données à haute fréquence. Dans le premier papier, en maintenant le cadre standard du modèle additif du bruit et le prix efficient, on montre qu’en utilisant le volume de transaction, les volumes d’achat et de vente, l’indicateur de la direction de transaction et la différence entre prix d’achat et prix de vente pour absorber le bruit, on améliore la précision des estimateurs de volatilité. Si le bruit n’est que partiellement absorbé, le bruit résiduel est plus proche d’un bruit blanc que le bruit original, ce qui diminue la misspécification des caractéristiques du bruit. Dans le deuxième papier, on part d’un fait empirique qu’on modélise par une forme linéaire de la variance du bruit microstructure en la volatilité fondamentale. Grâce à la représentation de la classe générale des modèles de volatilité stochastique, on explore la performance de prévision de différentes mesures de volatilité sous les hypothèses de notre modèle. Dans le troisième papier, on dérive de nouvelles mesures réalizées en utilisant les prix et les volumes d’achat et de vente. Comme alternative au modèle additif standard pour les prix contaminés avec le bruit microstructure, on fait des hypothèses sur la distribution du prix sans frictions qui est supposé borné par les prix de vente et d’achat.

Croissance et ensemble nodal de fonctions propres du laplacien sur des surfaces

Dans cette thèse, nous étudions les fonctions propres de l'opérateur de Laplace-Beltrami - ou simplement laplacien - sur une surface fermée, c'est-à-dire une variété riemannienne lisse, compacte et sans bord de dimension 2. Ces fonctions propres satisfont l'équation $\Delta_g \phi_\lambda + \lambda \phi_\lambda = 0$ et les valeurs propres forment une suite infinie. L'ensemble nodal d'une fonction propre du laplacien est celui de ses zéros et est d'intérêt depuis les expériences de plaques vibrantes de Chladni qui remontent au début du 19ème siècle et, plus récemment, dans le contexte de la mécanique quantique. La taille de cet ensemble nodal a été largement étudiée ces dernières années, notamment par Donnelly et Fefferman, Colding et Minicozzi, Hezari et Sogge, Mangoubi ainsi que Sogge et Zelditch. L'étude de la croissance de fonctions propres n'est pas en reste, avec entre autres les récents travaux de Donnelly et Fefferman, Sogge, Toth et Zelditch, pour ne nommer que ceux-là. Notre thèse s'inscrit dans la foulée du travail de Nazarov, Polterovich et Sodin et relie les propriétés de croissance des fonctions propres avec la taille de leur ensemble nodal dans l'asymptotique $\lambda \nearrow \infty$. Pour ce faire, nous considérons d'abord les exposants de croissance, qui mesurent la croissance locale de fonctions propres et qui sont obtenus à partir de la norme uniforme de celles-ci. Nous construisons ensuite la croissance locale moyenne d'une fonction propre en calculant la moyenne sur toute la surface de ces exposants de croissance, définis sur de petits disques de rayon comparable à la longueur d'onde. Nous montrons alors que la taille de l'ensemble nodal est contrôlée par le produit de cette croissance locale moyenne et de la fréquence $\sqrt{\lambda}$. Ce résultat permet une reformulation centrée sur les fonctions propres de la célèbre conjecture de Yau, qui prévoit que la mesure de l'ensemble nodal croît au rythme de la fréquence. Notre travail renforce également l'intuition répandue selon laquelle une fonction propre se comporte comme un polynôme de degré $\sqrt{\lambda}$. Nous généralisons ensuite nos résultats pour des exposants de croissance construits à partir de normes $L^q$. Nous sommes également amenés à étudier les fonctions appartenant au noyau d'opérateurs de Schrödinger avec petit potentiel dans le plan. Pour de telles fonctions, nous obtenons deux résultats qui relient croissance et taille de l'ensemble nodal.

Théorème de Pleijel pour l'oscillateur harmonique quantique

L'objectif de ce mémoire est de démontrer certaines propriétés géométriques des fonctions propres de l'oscillateur harmonique quantique. Nous étudierons les domaines nodaux, c'est-à-dire les composantes connexes du complément de l'ensemble nodal. Supposons que les valeurs propres ont été ordonnées en ordre croissant. Selon un théorème fondamental dû à Courant, une fonction propre associée à la $n$-ième valeur propre ne peut avoir plus de $n$ domaines nodaux. Ce résultat a été prouvé initialement pour le laplacien de Dirichlet sur un domaine borné mais il est aussi vrai pour l'oscillateur harmonique quantique isotrope. Le théorème a été amélioré par Pleijel en 1956 pour le laplacien de Dirichlet. En effet, on peut donner un résultat asymptotique plus fort pour le nombre de domaines nodaux lorsque les valeurs propres tendent vers l'infini. Dans ce mémoire, nous prouvons un résultat du même type pour l'oscillateur harmonique quantique isotrope. Pour ce faire, nous utiliserons une combinaison d'outils classiques de la géométrie spectrale (dont certains ont été utilisés dans la preuve originale de Pleijel) et de plusieurs nouvelles idées, notamment l'application de certaines techniques tirées de la géométrie algébrique et l'étude des domaines nodaux non-bornés.

Géométrie nodale et valeurs propres de l’opérateur de Laplace et du p-laplacien

La présente thèse porte sur différentes questions émanant de la géométrie spectrale. Ce domaine des mathématiques fondamentales a pour objet d'établir des liens entre la géométrie et le spectre d'une variété riemannienne. Le spectre d'une variété compacte fermée M munie d'une métrique riemannienne $g$ associée à l'opérateur de Laplace-Beltrami est une suite de nombres non négatifs croissante qui tend vers l’infini. La racine carrée de ces derniers représente une fréquence de vibration de la variété. Cette thèse présente quatre articles touchant divers aspects de la géométrie spectrale. Le premier article, présenté au Chapitre 1 et intitulé « Superlevel sets and nodal extrema of Laplace eigenfunctions », porte sur la géométrie nodale d'opérateurs elliptiques. L’objectif de mes travaux a été de généraliser un résultat de L. Polterovich et de M. Sodin qui établit une borne sur la distribution des extrema nodaux sur une surface riemannienne pour une assez vaste classe de fonctions, incluant, entre autres, les fonctions propres associées à l'opérateur de Laplace-Beltrami. La preuve fournie par ces auteurs n'étant valable que pour les surfaces riemanniennes, je prouve dans ce chapitre une approche indépendante pour les fonctions propres de l’opérateur de Laplace-Beltrami dans le cas des variétés riemanniennes de dimension arbitraire. Les deuxième et troisième articles traitent d'un autre opérateur elliptique, le p-laplacien. Sa particularité réside dans le fait qu'il est non linéaire. Au Chapitre 2, l'article « Principal frequency of the p-laplacian and the inradius of Euclidean domains » se penche sur l'étude de bornes inférieures sur la première valeur propre du problème de Dirichlet du p-laplacien en termes du rayon inscrit d’un domaine euclidien. Plus particulièrement, je prouve que, si p est supérieur à la dimension du domaine, il est possible d'établir une borne inférieure sans aucune hypothèse sur la topologie de ce dernier. L'étude de telles bornes a fait l'objet de nombreux articles par des chercheurs connus, tels que W. K. Haymann, E. Lieb, R. Banuelos et T. Carroll, principalement pour le cas de l'opérateur de Laplace. L'adaptation de ce type de bornes au cas du p-laplacien est abordée dans mon troisième article, « Bounds on the Principal Frequency of the p-Laplacian », présenté au Chapitre 3 de cet ouvrage. Mon quatrième article, « Wolf-Keller theorem for Neumann Eigenvalues », est le fruit d'une collaboration avec Guillaume Roy-Fortin. Le thème central de ce travail gravite autour de l'optimisation de formes dans le contexte du problème aux valeurs limites de Neumann. Le résultat principal de cet article est que les valeurs propres de Neumann ne sont pas toujours maximisées par l'union disjointe de disques arbitraires pour les domaines planaires d'aire fixée. Le tout est présenté au Chapitre 4 de cette thèse.

Quasilimiting behavior for one-dimensional diffusions with killing

This paper extends and clarifies results of Steinsaltz and Evans [Trans. Amer. Math. Soc. 359 (2007) 1285–1234], which found conditions for convergence of a killed one-dimensional diffusion conditioned on survival, to a quasistationary distribution whose density is given by the principal eigenfunction of the generator. Under the assumption that the limit of the killing at infinity differs from the principal eigenvalue we prove that convergence to quasistationarity occurs if and only if the principal eigenfunction is integrable. When the killing at ∞ is larger than the principal eigenvalue, then the eigenfunction is always integrable. When the killing at ∞ is smaller, the eigenfunction is integrable only when the unkilled process is recurrent; otherwise, the process conditioned on survival converges to 0 density on any bounded interval.

Untangling associations between chironomid taxa in Neotropical streams using local and landscape filters

1. Analyses of species association have major implications for selecting indicators for freshwater biomonitoring and conservation, because they allow for the elimination of redundant information and focus on taxa that can be easily handled and identified. These analyses are particularly relevant in the debate about using speciose groups (such as the Chironomidae) as indicators in the tropics, because they require difficult and time-consuming analysis, and their responses to environmental gradients, including anthropogenic stressors, are poorly known. 2. Our objective was to show whether chironomid assemblages in Neotropical streams include clear associations of taxa and, if so, how well these associations could be explained by a set of models containing information from different spatial scales. For this, we formulated a priori models that allowed for the influence of local, landscape and spatial factors on chironomid taxon associations (CTA). These models represented biological hypotheses capable of explaining associations between chironomid taxa. For instance, CTA could be best explained by local variables (e.g. pH, conductivity and water temperature) or by processes acting at wider landscape scales (e.g. percentage of forest cover). 3. Biological data were taken from 61 streams in Southeastern Brazil, 47 of which were in well-preserved regions, and 14 of which drained areas severely affected by anthropogenic activities. We adopted a model selection procedure using Akaike`s information criterion to determine the most parsimonious models for explaining CTA. 4. Applying Kendall`s coefficient of concordance, seven genera (Tanytarsus/Caladomyia, Ablabesmyia, Parametriocnemus, Pentaneura, Nanocladius, Polypedilum and Rheotanytarsus) were identified as associated taxa. The best-supported model explained 42.6% of the total variance in the abundance of associated taxa. This model combined local and landscape environmental filters and spatial variables (which were derived from eigenfunction analysis). However, the model with local filters and spatial variables also had a good chance of being selected as the best model. 5. Standardised partial regression coefficients of local and landscape filters, including spatial variables, derived from model averaging allowed an estimation of which variables were best correlated with the abundance of associated taxa. In general, the abundance of the associated genera tended to be lower in streams characterised by a high percentage of forest cover (landscape scale), lower proportion of muddy substrata and high values of pH and conductivity (local scale). 6. Overall, our main result adds to the increasing number of studies that have indicated the importance of local and landscape variables, as well as the spatial relationships among sampling sites, for explaining aquatic insect community patterns in streams. Furthermore, our findings open new possibilities for the elimination of redundant data in the assessment of anthropogenic impacts on tropical streams.

Fiedler trees for multiscale surface analysis

In this work we introduce a new hierarchical surface decomposition method for multiscale analysis of surface meshes. In contrast to other multiresolution methods, our approach relies on spectral properties of the surface to build a binary hierarchical decomposition. Namely, we utilize the first nontrivial eigenfunction of the Laplace-Beltrami operator to recursively decompose the surface. For this reason we coin our surface decomposition the Fiedler tree. Using the Fiedler tree ensures a number of attractive properties, including: mesh-independent decomposition, well-formed and nearly equi-areal surface patches, and noise robustness. We show how the evenly distributed patches can be exploited for generating multiresolution high quality uniform meshes. Additionally, our decomposition permits a natural means for carrying out wavelet methods, resulting in an intuitive method for producing feature-sensitive meshes at multiple scales. Published by Elsevier Ltd.

On asymptotic solutions of integrable wave equations

Asymptotic 'soliton train' solutions of integrable wave equations described by inverse scattering transform method with second-order scalar eigenvalue problem are considered. It is shown that if asymptotic solution can be presented as a modulated one-phase nonlinear periodic wavetrain, then the corresponding Baker-Akhiezer function transforms into quasiclassical eigenfunction of the linear spectral problem in weak dispersion limit for initially smooth pulses. In this quasiclassical limit the corresponding eigenvalues can be calculated with the use of the Bohr Sommerfeld quantization rule. The asymptotic distributions of solitons parameters obtained in this way specify the solution of the Whitham equations. (C) 2001 Elsevier B.V. B.V. All rights reserved.

Estados ligados em um potencial delta duplo via transformada de Laplace

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