On Fractional Helmholtz Equations

MSC 2010: 26A33, 33E12, 33C60, 35R11

Maximum Principle and Its Application for the Time-Fractional Diffusion Equations

MSC 2010: 26A33, 33E12, 35B45, 35B50, 35K99, 45K05 Dedicated to Professor Rudolf Gorenflo on the occasion of his 80th anniversary

Embedding theorems of funcitional classes, III

In this paper we obtain the necessary and sufficient conditions for embedding results of different function classes. The main result is a criterion for embedding theorems for the so-called generalized Weyl-Nikol'skii class and the generalized Lipschitz class. To define the Weyl-Nikol'skii class, we use the concept of a (λ,β)-derivative, which is a generalization of the derivative in the sense of Weyl. As corollaries, we give estimates of norms and moduli of smoothness of transformed Fourier series.

Ruin Theory with Excess of Loss Reinsurance and Reinstatements

The present paper studies the probability of ruin of an insurer, if excess of loss reinsurance with reinstatements is applied. In the setting of the classical Cramer-Lundberg risk model, piecewise deterministic Markov processes are used to describe the free surplus process in this more general situation. It is shown that the finite-time ruin probability is both the solution of a partial integro-differential equation and the fixed point of a contractive integral operator. We exploit the latter representation to develop and implement a recursive algorithm for numerical approximation of the ruin probability that involves high-dimensional integration. Furthermore we study the behavior of the finite-time ruin probability under various levels of initial surplus and security loadings and compare the efficiency of the numerical algorithm with the computational alternative of stochastic simulation of the risk process. (C) 2011 Elsevier Inc. All rights reserved.

On discrimination algorithms for ill-posed problems with an application to magnetic tomography

In this paper we explore classification techniques for ill-posed problems. Two classes are linearly separable in some Hilbert space X if they can be separated by a hyperplane. We investigate stable separability, i.e. the case where we have a positive distance between two separating hyperplanes. When the data in the space Y is generated by a compact operator A applied to the system states ∈ X, we will show that in general we do not obtain stable separability in Y even if the problem in X is stably separable. In particular, we show this for the case where a nonlinear classification is generated from a non-convergent family of linear classes in X. We apply our results to the problem of quality control of fuel cells where we classify fuel cells according to their efficiency. We can potentially classify a fuel cell using either some external measured magnetic field or some internal current. However we cannot measure the current directly since we cannot access the fuel cell in operation. The first possibility is to apply discrimination techniques directly to the measured magnetic fields. The second approach first reconstructs currents and then carries out the classification on the current distributions. We show that both approaches need regularization and that the regularized classifications are not equivalent in general. Finally, we investigate a widely used linear classification algorithm Fisher's linear discriminant with respect to its ill-posedness when applied to data generated via a compact integral operator. We show that the method cannot stay stable when the number of measurement points becomes large.

Power allocation strategies for distributed space-time codes in two-way relay networks

We study a two-way relay network (TWRN), where distributed space-time codes are constructed across multiple relay terminals in an amplify-and-forward mode. Each relay transmits a scaled linear combination of its received symbols and their conjugates,with the scaling factor chosen based on automatic gain control. We consider equal power allocation (EPA) across the relays, as well as the optimal power allocation (OPA) strategy given access to instantaneous channel state information (CSI). For EPA, we derive an upper bound on the pairwise-error-probability (PEP), from which we prove that full diversity is achieved in TWRNs. This result is in contrast to one-way relay networks, in which case a maximum diversity order of only unity can be obtained. When instantaneous CSI is available at the relays, we show that the OPA which minimizes the conditional PEP of the worse link can be cast as a generalized linear fractional program, which can be solved efficiently using the Dinkelback-type procedure.We also prove that, if the sum-power of the relay terminals is constrained, then the OPA will activate at most two relays.

Galois orders in skew monoid rings

We introduce a new class of noncommutative rings - Galois orders, realized as certain subrings of invariants in skew semigroup rings, and develop their structure theory. The class of Calms orders generalizes classical orders in noncommutative rings and contains many important examples, such as the Generalized Weyl algebras, the universal enveloping algebra of the general linear Lie algebra, associated Yangians and finite W-algebras (C) 2010 Elsevier Inc All rights reserved

Thermodynamics of a Peyrard-Bishop One-Dimensional Lattice with On-site Hump Potential

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Note on linearized new massive gravity in arbitrary dimensions

By means of a triple master action we deduce here a linearized version of the new massive gravity (NMG) in arbitrary dimensions. The theory contains a 4th-order and a 2nd-order term in derivatives. The 4th-order term is invariant under a generalized Weyl symmetry. The action is formulated in terms of a traceless ημνΩμνρ=0 mixed symmetry tensor Ωμνρ=-Ωμρν and corresponds to the massive Fierz-Pauli action with the replacement e μν=∂ρΩμνρ. The linearized 3D and 4D NMG theories are recovered via the invertible maps Ωμνρ=Ïμνρβhβμ and Ωμνρ=ÏμνργδT [γδ]μ respectively. The properties h μν=hνμ and T[[γδ]μ]= 0 follow from the traceless restriction. The equations of motion of the linearized NMG theory can be written as zero curvature conditions ∂νTρμ-∂ρT νμ=0 in arbitrary dimensions. © 2013 American Physical Society.

Modelos de redes unidimensionais aplicados ao estudo termodinâmico do DNA

Pós-graduação em Biofísica Molecular - IBILCE

Migração pré-empilhamento Kirchhoff feixes gaussianos 2,5D nos domínios afastamento comum e ângulo-comum

O método de migração do tipo Kirchhoff se apresenta na literatura como uma das ferramentas mais importantes de todo o processamento sísmico, servindo de base para a resolução de outros problemas de imageamento, devido ao um menor custo computacional em relação aos métodos que tem por base a solução numérica da equação da onda. No caso da aplicação em três dimensões (3D), mesmo a migração do tipo Kirchhoff torna-se dispendiosa, no que se refere aos requisitos computacionais e até mesmo numéricos para sua efetiva aplicação. Desta maneira, no presente trabalho, objetivando produzir resultados com uma razão sinal/ruído maior e um menor esforço computacional, foi utilizado uma simplificação do meio denominado 2.5D, baseado nos fundamentos teóricos da propagação de feixes gaussianos. Assim, tendo como base o operador integral com feixes gaussianos desenvolvido por Ferreira e Cruz (2009), foi derivado um novo operador integral de superposição de campos paraxiais (feixes gaussianos), o mesmo foi inserido no núcleo do operador integral de migração Kirchhoff convencional em verdadeira amplitude, para a situação 2,5D, definindo desta maneira um novo operador de migração do tipo Kirchhoff para a classe pré-empilhamento em verdadeira amplitude 2.5D (KGB,do inglês Kirchhoff-Gausian-Beam). Posteriormente, tal operador foi particularizado para as configurações de medida afastamento comum (CO, do inglês common offset) e ângulo de reflexão comum (CA, do inglês common angle), ressaltando ainda, que na presente Tese foi também idealizada uma espécie de flexibilização do operador integral de superposição de feixes gaussianos, no que concerne a sua aplicação em mais de um domínio, quais sejam, afastamento comum e fonte comum. Nesta Tese são feitas aplicações de dados sintéticos originados a partir de um modelo anticlinal.

Migração com amplitude verdadeira em meios bidimensionais (2-D) e introdução ao caso 2,5-D

Nos últimos anos tem-se verificado através de várias publicações um interesse crescente em métodos de migração com amplitude verdadeira, com o objetivo de obter mais informações sobre as propriedades de refletividade da subsuperfície da terra. A maior parte desses trabalhos tem tratado deste tema baseando-se na aproximação de Born, como em Bleistein (1987) e Bleistein et al. (1987), ou na aproximação do campo de ondas pela teoria do raio como Hubral et al. (1991), Schleicher et al. (1993) e Martins et al. (1997). Considerando configurações arbitrárias de fontes e receptores, as reflexões primárias compressionais podem ser imageadas em reflexões migradas no domínio do tempo ou profundidade de tal modo que as amplitudes do campo de ondas migrado são uma medida do coeficiente de reflexão dependente do ângulo de incidência. Para realizar esta tarefa, vários algoritmos têm sido propostos nos últimos anos baseados nas aproximações de Kirchhoff e Born. Essas duas abordagens utilizam um operador integral de empilhamento de difrações ponderado que é aplicado aos dados da seção sísmica de entrada. Como resultado obtém-se uma seção migrada onde, em cada ponto refletor, tem-se o pulso da fonte com amplitude proporcional ao coeficiente de reflexão naquele ponto. Baseando-se na aproximação de Kirchhoff e na aproximação da teoria do raio do campo de ondas, neste trabalho é obtida a função peso para modelos bidimensionais (2-D) e dois e meio dimensionais (2,5-D) que é aplicada a dados sintéticos com e sem ruído. O resultado mostra a precisão e estabilidade do método de migração em 2-D e 2,5-D como uma ferramenta para a obtenção de informações importantes da subsuperfície da terra, que é de grande interesse para a análise da variação da amplitude com o afastamento (ângulo). Em suma, este trabalho apresenta expressões para as funções peso 2-D e 2,5-D em função de parâmetros ao longo de cada ramo do raio. São mostrados exemplos da aplicação do algoritmo de migração em profundidade a dados sintéticos 2-D e 2,5-D obtidos por modelamento sísmico através da teoria do raio usando o pacote Seis88 (Cervený e Psencík, 1988) e os resultados confirmaram a remoção do espalhamento geométrico dos dados migrados mesmo na presença de ruído. Testes adicionais foram realizados para a análise do efeito de alongamento do pulso na migração em profundidade (Tygel et al., 1994) e a aplicação do empilhamento múltiplo (Tygel et al., 1993) para a estimativa de atributos dos pontos de reflexão - no caso o ângulo de reflexão e a posição do receptor.

Migração com amplitude verdadeira em meios com gradiente constante de velocidade

Este trabalho tem por objetivo a aplicação de um método de migração com amplitudes verdadeiras, considerando-se um meio acústico onde a velocidade de propagação varia linearmente com a profundidade. O método de migração é baseado na teoria dos raios e na integral de migração de Kirchhoff, procurando posicionar de forma correta os refletores e recuperar os respetivos coeficientes de reflexão. No processo de recuperação dos coeficientes de reflexão, busca-se corrigir o fator de espalhamento geométrico de reflexões sísmicas primárias, sem o conhecimento a priori dos refletores procurados. Ao considerar-se configurações fonte-receptor arbitrárias, as reflexões primárias podem ser imageadas no tempo ou profundidade, sendo as amplitudes do campo de ondas migrado uma medida dos coeficientes de reflexão (função do ângulo de incidência). Anteriormente têm sido propostos alguns algoritmos baseados na aproximação de Born ou Kirchhoff. Todos são dados em forma de um operador integral de empilhamento de difrações, que são aplicados à entrada dos dados sísmicos. O resultado é uma seção sísmica migrada, onde cada ponto de reflexão é imageado com uma amplitude proporcional ao coeficiente de reflexão no ponto. No presente caso, o processo de migração faz uso de um modelo com velocidade que apresenta uma distribuição que varia linearmente com a profundidade, conhecido também como gradiente constante de velocidade. O esquema de migração corresponde a uma versão modificada da migração de empilhamento por difração e faz uso explícito da teoria do raio, por exemplo, na descrição de tempos de trânsito e amplitudes das reflexões primárias, com as quais a operação de empilhamento e suas propriedades podem ser entendidas geometricamente. Efeitos como o espalhamento geométrico devido à trajetória do raio levam a distorção das amplitudes. Estes efeitos têm que ser corregidos durante o processamento dos dados sísmicos. Baseados na integral de migração de Kirchhoff e na teoria paraxial dos raios, foi derivada a função peso e o operador da integral por empilhamento de difrações para um modelo sísmico 2,5-D, e aplicado a uma serie de dados sintéticos em ambientes com ruído e livre de ruído. O resultado mostra a precisão e estabilidade do método de migração em um meio 2,5-D como ferramenta para obter informação sobre as propriedades de refletividade da subsuperfície da terra. Neste método não são levados em consideração a existência de caústicas nem a atenuação devido a fricção interna.

Analysis of Lattice Size, Energy Density and Denaturation for a One-Dimensional DNA Model

There are several mechanical models to describe the DNA phenomenology. In this work the DNA denaturation is stu- died under thermodynamical and dynamical point of view using the well known Peyrard-Bishop model. The thermody-namics analysis using the transfer integral operator method is briefly reviewed. In particular, the lattice size is discussed and a conjecture about the minimum energy to denaturation is proposed. In terms of the dynamical aspects of the model, the equations of motion for the system are integrated and the results determine the energy density where the denatura- tion occurs. The behavior of the lattice near the phase transition is analyzed. The relation between the thermodynamical and dynamical results is discussed.

Lipschitz compact operators

We introduce the notion of Lipschitz compact (weakly compact, finite-rank, approximable) operators from a pointed metric space X into a Banach space E. We prove that every strongly Lipschitz p-nuclear operator is Lipschitz compact and every strongly Lipschitz p-integral operator is Lipschitz weakly compact. A theory of Lipschitz compact (weakly compact, finite-rank) operators which closely parallels the theory for linear operators is developed. In terms of the Lipschitz transpose map of a Lipschitz operator, we state Lipschitz versions of Schauder type theorems on the (weak) compactness of the adjoint of a (weakly) compact linear operator.