Representations and properties of para-Bose oscillator operators. I. Energy position and momentum eigenstates

Para-Bose commutation relations are related to the SL(2,R) Lie algebra. The irreducible representation [script D]alpha of the para-Bose system is obtained as the direct sum Dbeta[direct-sum]Dbeta+1/2 of the representations of the SL(2,R) Lie algebra. The position and momentum eigenstates are then obtained in this representation [script D]alpha, using the matrix mechanical method. The orthogonality, completeness, and the overlap of these eigenstates are derived. The momentum eigenstates are also derived using the wave mechanical method by specifying the domain of the definition of the momentum operator in addition to giving it a formal differential expression. By a careful consideration in this manner we find that the two apparently different solutions obtained by Ohnuki and Kamefuchi in this context are actually unitarily equivalent. Journal of Mathematical Physics is copyrighted by The American Institute of Physics.

Geometrical interpretation of Inönü-Wigner contractions

The Inönü-Wigner contractions which interrelate the Lie algebras of the isometry groups of metric spaces are discussed with reference to deformations of the absolutes of the spaces. A general formula is derived for the Lie algebra commutation relations of the isometry group for anyN-dimensional metric space. These ideas are illustrated by a discussion of important particular cases, which interrelate the four-dimensional de Sitter, Poincaré, and Galilean groups.

Singularity and controllability analysis of parallel manipulators and closed-loop mechanisms

This paper presents a study of kinematic and force singularities in parallel manipulators and closed-loop mechanisms and their relationship to accessibility and controllability of such manipulators and closed-loop mechanisms, Parallel manipulators and closed-loop mechanisms are classified according to their degrees of freedom, number of output Cartesian variables used to describe their motion and the number of actuated joint inputs. The singularities in the workspace are obtained by considering the force transformation matrix which maps the forces and torques in joint space to output forces and torques ill Cartesian space. The regions in the workspace which violate the small time local controllability (STLC) and small time local accessibility (STLA) condition are obtained by deriving the equations of motion in terms of Cartesian variables and by using techniques from Lie algebra.We show that for fully actuated manipulators when the number ofactuated joint inputs is equal to the number of output Cartesian variables, and the force transformation matrix loses rank, the parallel manipulator does not meet the STLC requirement. For the case where the number of joint inputs is less than the number of output Cartesian variables, if the constraint forces and torques (represented by the Lagrange multipliers) become infinite, the force transformation matrix loses rank. Finally, we show that the singular and non-STLC regions in the workspace of a parallel manipulator and closed-loop mechanism can be reduced by adding redundant joint actuators and links. The results are illustrated with the help of numerical examples where we plot the singular and non-STLC/non-STLA regions of parallel manipulators and closed-loop mechanisms belonging to the above mentioned classes. (C) 2000 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

积分偏移的计算几何与并行实现

The Second Round of Oil & Gas Exploration needs more precision imaging method, velocity vs. depth model and geometry description on Complicated Geological Mass. Prestack time migration on inhomogeneous media was the technical basic of velocity analysis, prestack time migration on Rugged surface, angle gather and multi-domain noise suppression. In order to realize this technique, several critical technical problems need to be solved, such as parallel computation, velocity algorithm on ununiform grid and visualization. The key problem is organic combination theories of migration and computational geometry. Based on technical problems of 3-D prestack time migration existing in inhomogeneous media and requirements from nonuniform grid, parallel process and visualization, the thesis was studied systematically on three aspects: Infrastructure of velocity varies laterally Green function traveltime computation on ununiform grid, parallel computational of kirchhoff integral migration and 3D visualization, by combining integral migration theory and Computational Geometry. The results will provide powerful technical support to the implement of prestack time migration and convenient compute infrastructure of wave number domain simulation in inhomogeneous media. The main results were obtained as follows: 1. Symbol of one way wave Lie algebra integral, phase and green function traveltime expressions were analyzed, and simple 2-D expression of Lie algebra integral symbol phase and green function traveltime in time domain were given in inhomogeneous media by using pseudo-differential operators’ exponential map and Lie group algorithm preserving geometry structure. Infrastructure calculation of five parts, including derivative, commutating operator, Lie algebra root tree, exponential map root tree and traveltime coefficients , was brought forward when calculating asymmetry traveltime equation containing lateral differential in 3-D by this method. 2. By studying the infrastructure calculation of asymmetry traveltime in 3-D based on lateral velocity differential and combining computational geometry, a method to build velocity library and interpolate on velocity library using triangulate was obtained, which fit traveltime calculate requirements of parallel time migration and velocity estimate. 3. Combining velocity library triangulate and computational geometry, a structure which was convenient to calculate differential in horizontal, commutating operator and integral in vertical was built. Furthermore, recursive algorithm, for calculating architecture on lie algebra integral and exponential map root tree (Magnus in Math), was build and asymmetry traveltime based on lateral differential algorithm was also realized. 4. Based on graph theory and computational geometry, a minimum cycle method to decompose area into polygon blocks, which can be used as topological representation of migration result was proposed, which provided a practical method to block representation and research to migration interpretation results. 5. Based on MPI library, a process of bringing parallel migration algorithm at arbitrary sequence traces into practical was realized by using asymmetry traveltime based on lateral differential calculation and Kirchhoff integral method. 6. Visualization of geological data and seismic data were studied by the tools of OpenGL and Open Inventor, based on computational geometry theory, and a 3D visualize system on seismic imaging data was designed.

The abelianization of the Johnson kernel

We prove that the first complex homology of the Johnson subgroup of the Torelli group Tg is a non-trivial, unipotent Tg-module for all g ≥ 4 and give an explicit presentation of it as a Sym H 1(Tg,C)-module when g ≥ 6. We do this by proving that, for a finitely generated group G satisfying an assumption close to formality, the triviality of the restricted characteristic variety implies that the first homology of its Johnson kernel is a nilpotent module over the corresponding Laurent polynomial ring, isomorphic to the infinitesimal Alexander invariant of the associated graded Lie algebra of G. In this setup, we also obtain a precise nilpotence test. © European Mathematical Society 2014.

A class of almost C_0(K)-C*-algebras

We consider in this paper the family of exponential Lie groups Gn,µ, whose Lie algebra is an extension of the Heisenberg Lie algebra by the reals and whose quotient group by the centre of the Heisenberg group is an ax + b-like group. The C*-algebras of the groups Gn,µ give new examples of almost C0(K)-C*-algebras.

Variétés de drapeaux et opérateurs différentiels

Soit G un groupe algébrique semi-simple sur un corps de caractéristique 0. Ce mémoire discute d'un théorème d'annulation de la cohomologie supérieure du faisceau D des opérateurs différentiels sur une variété de drapeaux de G. On démontre que si P est un sous-groupe parabolique de G, alors H^i(G/P,D)=0 pour tout i>0. On donne en fait trois preuves indépendantes de ce théorème. La première preuve est de Hesselink et n'est valide que dans le cas où le sous-groupe parabolique est un sous-groupe de Borel. Elle utilise un argument de suites spectrales et le théorème de Borel-Weil-Bott. La seconde preuve est de Kempf et n'est valide que dans le cas où le radical unipotent de P agit trivialement sur son algèbre de Lie. Elle n'utilise que le théorème de Borel-Weil-Bott. Enfin, la troisième preuve est attribuée à Elkik. Elle est valide pour tout sous-groupe parabolique mais utilise le théorème de Grauert-Riemenschneider. On présente aussi une construction détaillée du faisceau des opérateurs différentiels sur une variété.

Équations différentielles issues des vecteurs singuliers des représentations de l'algèbre de Virasoro

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Cohomologie de fibrés en droite sur le fibré cotangent de variétés grassmanniennes généralisées

Cette thèse s'intéresse à la cohomologie de fibrés en droite sur le fibré cotangent de variétés projectives. Plus précisément, pour $G$ un groupe algébrique simple, connexe et simplement connexe, $P$ un sous-groupe maximal de $G$ et $\omega$ un générateur dominant du groupe de caractères de $P$, on cherche à comprendre les groupes de cohomologie $H^i(T^*(G/P),\mathcal{L})$ où $\mathcal{L}$ est le faisceau des sections d'un fibré en droite sur $T^*(G/P)$. Sous certaines conditions, nous allons montrer qu'il existe un isomorphisme, à graduation près, entre $H^i(T^*(G/P),\mathcal{L})$ et $H^i(T^*(G/P),\mathcal{L}^{\vee})$ Après avoir travaillé dans un contexte théorique, nous nous intéresserons à certains sous-groupes paraboliques en lien avec les orbites nilpotentes. Dans ce cas, l'algèbre de Lie du radical unipotent de $P$, que nous noterons $\nLie$, a une structure d'espace vectoriel préhomogène. Nous pourrons alors déterminer quels cas vérifient les hypothèses nécessaires à la preuve de l'isomorphisme en montrant l'existence d'un $P$-covariant $f$ dans $\comp[\nLie]$ et en étudiant ses propriétés. Nous nous intéresserons ensuite aux singularités de la variété affine $V(f)$. Nous serons en mesure de montrer que sa normalisation est à singularités rationnelles.

Analyse de groupe d’un modèle de la plasticité idéale planaire et sur les solutions en termes d’invariants de Riemann pour les systèmes quasilinéaires du premier ordre

Les objets d’étude de cette thèse sont les systèmes d’équations quasilinéaires du premier ordre. Dans une première partie, on fait une analyse du point de vue du groupe de Lie classique des symétries ponctuelles d’un modèle de la plasticité idéale. Les écoulements planaires dans les cas stationnaire et non-stationnaire sont étudiés. Deux nouveaux champs de vecteurs ont été obtenus, complétant ainsi l’algèbre de Lie du cas stationnaire dont les sous-algèbres sont classifiées en classes de conjugaison sous l’action du groupe. Dans le cas non-stationnaire, une classification des algèbres de Lie admissibles selon la force choisie est effectuée. Pour chaque type de force, les champs de vecteurs sont présentés. L’algèbre ayant la dimension la plus élevée possible a été obtenues en considérant les forces monogéniques et elle a été classifiée en classes de conjugaison. La méthode de réduction par symétrie est appliquée pour obtenir des solutions explicites et implicites de plusieurs types parmi lesquelles certaines s’expriment en termes d’une ou deux fonctions arbitraires d’une variable et d’autres en termes de fonctions elliptiques de Jacobi. Plusieurs solutions sont interprétées physiquement pour en déduire la forme de filières d’extrusion réalisables. Dans la seconde partie, on s’intéresse aux solutions s’exprimant en fonction d’invariants de Riemann pour les systèmes quasilinéaires du premier ordre. La méthode des caractéristiques généralisées ainsi qu’une méthode basée sur les symétries conditionnelles pour les invariants de Riemann sont étendues pour être applicables à des systèmes dans leurs régions elliptiques. Leur applicabilité est démontrée par des exemples de la plasticité idéale non-stationnaire pour un flot irrotationnel ainsi que les équations de la mécanique des fluides. Une nouvelle approche basée sur l’introduction de matrices de rotation satisfaisant certaines conditions algébriques est développée. Elle est applicable directement à des systèmes non-homogènes et non-autonomes sans avoir besoin de transformations préalables. Son efficacité est illustrée par des exemples comprenant un système qui régit l’interaction non-linéaire d’ondes et de particules. La solution générale est construite de façon explicite.

Special functions of Weyl groups and their continuous and discrete orthogonality

Cette thèse s'intéresse à l'étude des propriétés et applications de quatre familles des fonctions spéciales associées aux groupes de Weyl et dénotées $C$, $S$, $S^s$ et $S^l$. Ces fonctions peuvent être vues comme des généralisations des polynômes de Tchebyshev. Elles sont en lien avec des polynômes orthogonaux à plusieurs variables associés aux algèbres de Lie simples, par exemple les polynômes de Jacobi et de Macdonald. Elles ont plusieurs propriétés remarquables, dont l'orthogonalité continue et discrète. En particulier, il est prouvé dans la présente thèse que les fonctions $S^s$ et $S^l$ caractérisées par certains paramètres sont mutuellement orthogonales par rapport à une mesure discrète. Leur orthogonalité discrète permet de déduire deux types de transformées discrètes analogues aux transformées de Fourier pour chaque algèbre de Lie simple avec racines des longueurs différentes. Comme les polynômes de Tchebyshev, ces quatre familles des fonctions ont des applications en analyse numérique. On obtient dans cette thèse quelques formules de <>, pour des fonctions de plusieurs variables, en liaison avec les fonctions $C$, $S^s$ et $S^l$. On fournit également une description complète des transformées en cosinus discrètes de types V--VIII à $n$ dimensions en employant les fonctions spéciales associées aux algèbres de Lie simples $B_n$ et $C_n$, appelées cosinus antisymétriques et symétriques. Enfin, on étudie quatre familles de polynômes orthogonaux à plusieurs variables, analogues aux polynômes de Tchebyshev, introduits en utilisant les cosinus (anti)symétriques.

Propriétés géométriques des surfaces associées aux solutions des modèles sigma grassmanniens en deux dimensions

Dans cette thèse, nous analysons les propriétés géométriques des surfaces obtenues des solutions classiques des modèles sigma bosoniques et supersymétriques en deux dimensions ayant pour espace cible des variétés grassmanniennes G(m,n). Plus particulièrement, nous considérons la métrique, les formes fondamentales et la courbure gaussienne induites par ces surfaces naturellement plongées dans l'algèbre de Lie su(n). Le premier chapitre présente des outils préliminaires pour comprendre les éléments des chapitres suivants. Nous y présentons les théories de jauge non-abéliennes et les modèles sigma grassmanniens bosoniques ainsi que supersymétriques. Nous nous intéressons aussi à la construction de surfaces dans l'algèbre de Lie su(n) à partir des solutions des modèles sigma bosoniques. Les trois prochains chapitres, formant cette thèse, présentent les contraintes devant être imposées sur les solutions de ces modèles afin d'obtenir des surfaces à courbure gaussienne constante. Ces contraintes permettent d'obtenir une classification des solutions en fonction des valeurs possibles de la courbure. Les chapitres 2 et 3 de cette thèse présentent une analyse de ces surfaces et de leurs solutions classiques pour les modèles sigma grassmanniens bosoniques. Le quatrième consiste en une analyse analogue pour une extension supersymétrique N=2 des modèles sigma bosoniques G(1,n)=CP^(n-1) incluant quelques résultats sur les modèles grassmanniens. Dans le deuxième chapitre, nous étudions les propriétés géométriques des surfaces associées aux solutions holomorphes des modèles sigma grassmanniens bosoniques. Nous donnons une classification complète de ces solutions à courbure gaussienne constante pour les modèles G(2,n) pour n=3,4,5. De plus, nous établissons deux conjectures sur les valeurs constantes possibles de la courbure gaussienne pour G(m,n). Nous donnons aussi des éléments de preuve de ces conjectures en nous appuyant sur les immersions et les coordonnées de Plücker ainsi que la séquence de Veronese. Ces résultats sont publiés dans la revue Journal of Geometry and Physics. Le troisième chapitre présente une analyse des surfaces à courbure gaussienne constante associées aux solutions non-holomorphes des modèles sigma grassmanniens bosoniques. Ce travail généralise les résultats du premier article et donne un algorithme systématique pour l'obtention de telles surfaces issues des solutions connues des modèles. Ces résultats sont publiés dans la revue Journal of Geometry and Physics. Dans le dernier chapitre, nous considérons une extension supersymétrique N=2 du modèle sigma bosonique ayant pour espace cible G(1,n)=CP^(n-1). Ce chapitre décrit la géométrie des surfaces obtenues des solutions du modèle et démontre, dans le cas holomorphe, qu'elles ont une courbure gaussienne constante si et seulement si la solution holomorphe consiste en une généralisation de la séquence de Veronese. De plus, en utilisant une version invariante de jauge du modèle en termes de projecteurs orthogonaux, nous obtenons des solutions non-holomorphes et étudions la géométrie des surfaces associées à ces nouvelles solutions. Ces résultats sont soumis dans la revue Communications in Mathematical Physics.

Root parametrized differential equations

The present thesis is about the inverse problem in differential Galois Theory. Given a differential field, the inverse  problem asks which linear algebraic groups can be realized as differential Galois groups of Picard-Vessiot extensions of this field.   In this thesis we will concentrate on the realization of the classical groups as differential Galois groups. We introduce a method for a very general realization of these groups. This means that we present for the classical groups of Lie rank $l$ explicit linear differential equations where the coefficients are differential polynomials in $l$ differential indeterminates over an algebraically closed field of constants $C$, i.e. our differential ground field is purely differential transcendental over the constants.   For the groups of type $A_l$, $B_l$, $C_l$, $D_l$ and $G_2$ we managed to do these realizations at the same time in terms of Abhyankar's program 'Nice Equations for Nice Groups'. Here the choice of the defining matrix is important. We found out that an educated choice of $l$ negative roots for the parametrization together with the positive simple roots leads to a nice differential equation and at the same time defines a sufficiently general element of the Lie algebra. Unfortunately for the groups of type $F_4$ and $E_6$ the linear differential equations for such elements are of enormous length. Therefore we keep in the case of $F_4$ and $E_6$ the defining matrix differential equation which has also an easy and nice shape.   The basic idea for the realization is the application of an upper and lower bound criterion for the differential Galois group to our parameter equations and to show that both bounds coincide. An upper and lower bound criterion can be found in literature. Here we will only use the upper bound, since for the application of the lower bound criterion an important condition has to be satisfied. If the differential ground field is $C_1$, e.g., $C(z)$ with standard derivation, this condition is automatically satisfied. Since our differential ground field is purely differential transcendental over $C$, we have no information whether this condition holds or not.   The main part of this thesis is the development of an alternative lower bound criterion and its application. We introduce the specialization bound. It states that the differential Galois group of a specialization of the parameter equation is contained in the differential Galois group of the parameter equation. Thus for its application we need a differential equation over $C(z)$ with given differential Galois group. A modification of a result from Mitschi and Singer yields such an equation over $C(z)$ up to differential conjugation, i.e. up to transformation to the required shape. The transformation of their equation to a specialization of our parameter equation is done for each of the above groups in the respective transformation lemma.

Integrating control systems defined on the frame bundles of the space forms

This paper considers left-invariant control systems defined on the orthonormal frame bundles of simply connected manifolds of constant sectional curvature, namely the space forms Euclidean space E-3, the sphere S-3 and Hyperboloid H-3 with the corresponding frame bundles equal to the Euclidean group of motions SE(3), the rotation group SO(4) and the Lorentz group SO(1, 3). Orthonormal frame bundles of space forms coincide with their isometry groups and therefore the focus shifts to left-invariant control systems defined on Lie groups. In this paper a method for integrating these systems is given where the controls are time-independent. In the Euclidean case the elements of the Lie algebra se(3) are often referred to as twists. For constant twist motions, the corresponding curves g(t) is an element of SE(3) are known as screw motions, given in closed form by using the well known Rodrigues' formula. However, this formula is only applicable to the Euclidean case. This paper gives a method for computing the non-Euclidean screw motions in closed form. This involves decoupling the system into two lower dimensional systems using the double cover properties of Lie groups, then the lower dimensional systems are solved explicitly in closed form.

Is DARTEL-based voxel-based morphometry affected by width of smoothing kernel and group size? A study using simulated atrophy

Purpose: To quantify to what extent the new registration method, DARTEL (Diffeomorphic Anatomical Registration Through Exponentiated Lie Algebra), may reduce the smoothing kernel width required and investigate the minimum group size necessary for voxel-based morphometry (VBM) studies. Materials and Methods: A simulated atrophy approach was employed to explore the role of smoothing kernel, group size, and their interactions on VBM detection accuracy. Group sizes of 10, 15, 25, and 50 were compared for kernels between 0–12 mm. Results: A smoothing kernel of 6 mm achieved the highest atrophy detection accuracy for groups with 50 participants and 8–10 mm for the groups of 25 at P < 0.05 with familywise correction. The results further demonstrated that a group size of 25 was the lower limit when two different groups of participants were compared, whereas a group size of 15 was the minimum for longitudinal comparisons but at P < 0.05 with false discovery rate correction. Conclusion: Our data confirmed DARTEL-based VBM generally benefits from smaller kernels and different kernels perform best for different group sizes with a tendency of smaller kernels for larger groups. Importantly, the kernel selection was also affected by the threshold applied. This highlighted that the choice of kernel in relation to group size should be considered with care.