Fast numerical methods for mixed, singular Helmholtz boundary value problems and Laplace eigenvalue problems - with applications to antenna design, sloshing, electromagnetic scattering and spectral geometry

This thesis presents a novel class of algorithms for the solution of scattering and eigenvalue problems on general two-dimensional domains under a variety of boundary conditions, including non-smooth domains and certain "Zaremba" boundary conditions - for which Dirichlet and Neumann conditions are specified on various portions of the domain boundary. The theoretical basis of the methods for the Zaremba problems on smooth domains concern detailed information, which is put forth for the first time in this thesis, about the singularity structure of solutions of the Laplace operator under boundary conditions of Zaremba type. The new methods, which are based on use of Green functions and integral equations, incorporate a number of algorithmic innovations, including a fast and robust eigenvalue-search algorithm, use of the Fourier Continuation method for regularization of all smooth-domain Zaremba singularities, and newly derived quadrature rules which give rise to high-order convergence even around singular points for the Zaremba problem. The resulting algorithms enjoy high-order convergence, and they can tackle a variety of elliptic problems under general boundary conditions, including, for example, eigenvalue problems, scattering problems, and, in particular, eigenfunction expansion for time-domain problems in non-separable physical domains with mixed boundary conditions.

Utilização da transformada de características invariante a escala (SIFT) na automatização da obtenção de pontos do Sistema de Imagens Tridimensional Híbrido (SITH)

Esta dissertação apresenta um aperfeiçoamento para o Sistema de Imagens Tridimensional Híbrido (SITH) que é utilizado para obtenção de uma superfície tridimensional do relevo de uma determinada região a partir de dois aerofotogramas consecutivos da mesma. A fotogrametria é a ciência e tecnologia utilizada para obter informações confiáveis a partir de imagens adquiridas por sensores. O aperfeiçoamento do SITH consistirá na automatização da obtenção dos pontos através da técnica de Transformada de Características Invariantes a Escala (SIFT - Scale Invariant Feature Transform) dos pares de imagens estereoscópicas obtidos por câmeras aéreas métricas, e na utilização de técnicas de interpolação por splines cúbicos para suavização das superfícies tridimensionais obtidas pelo mesmo, proporcionando uma visualização mais clara dos detalhes da área estudada e auxiliando em prevenções contra deslizamentos em locais de risco a partir de um planejamento urbano adequado. Os resultados computacionais mostram que a incorporação destes métodos ao programa SITH apresentaram bons resultados.

Recorrido y reflexiones en torno al pensamiento analítico de Georges Laplace: movimiento, interdependencia y arquetipos en la construcción de una arqueología científica

Homenaje a Georges Laplace, realizado en Vitoria-Gasteiz el 13,14 y 15 de noviembre de 2012. Edición a cargo de Aitor Calvo, Aitor Sánchez, Maite García-Rojas y Mónica Alonso-Eguíluz.

Arqueozoología analítica. Otro ejemplo práctico derivado de la obra de Georges Laplace

Homenaje a Georges Laplace, realizado en Vitoria-Gasteiz el 13,14 y 15 de noviembre de 2012. Edición a cargo de Aitor Calvo, Aitor Sánchez, Maite García-Rojas y Mónica Alonso-Eguíluz.

Estimativas a priori para problemas não lineares de condução de calor, com o uso da transformada de Kirchhoff.

Este trabalho apresenta uma estimativa a priori para o limite superior da distribuição de temperatura considerando um problema em regime permanente em um corpo com uma condutividade térmica dependente da temperatura. A discussão é realizada supondo que as condições de contorno são lineares (lei de Newton do resfriamento) e que a condutividade térmica é constante por partes (quando considerada como uma função da temperatura). Estas estimativas consistem em uma ferramenta poderosa que pode prescindir da necessidade de uma simulação numérica cara de um problema de transferência de calor não linear, sempre que for suficiente conhecer o valor mais alto de temperatura. Nestes casos, a metodologia proposta neste trabalho é mais eficaz do que as aproximações usuais que assumem tanto a condutividade térmica quanto as fontes de calor como constantes.

Implementação da transformada de Fourier com o Java Advanced Imaging.

O objetuvo deste comunicado é apresentar a implementação Java da transformada discreta de Fourier e sua inversa, usando a biblioteca Java Advanced Imaging (JAI), para mapeamento entre os domínios espacial e de frequência em imagens digitais.

Mapping 2-D defects in a conductive half-space by eigenfunction expansions in K-space of Fourier-Laplace transforms

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Contribuciones de Laplace al desarrollo de la teoría de la probabilidad: en conmemoración de los 200 años de la publicación del "Essai philosophique sur les probabilités" de 1814

En este artículo se analiza la posición que ocupa Laplace en el desarrollo de la teoría clásica de la probabilidad. Se hace en el marco de los 200 años de la publicación del "Essai philosophique sur les probabilités". El artículo se divide en las siguientes secciones: en la primera se introducen algunas de las características de las matemáticas del periodo. En la segunda, se presentan algunos de los desarrollos fundamentales en la teoría de la probabilidad alcanzados durante los siglos XVII y XVIII. Finalmente, presentamos algunas de las principales contribuciones de Laplace. En general, se considera que con Laplace la teoría clásica de la probabilidad adquiere su forma definitiva.

A hybrid Laplace transform/finite difference boundary element method for diffusion problems

The solution process for diffusion problems usually involves the time development separately from the space solution. A finite difference algorithm in time requires a sequential time development in which all previous values must be determined prior to the current value. The Stehfest Laplace transform algorithm, however, allows time solutions without the knowledge of prior values. It is of interest to be able to develop a time-domain decomposition suitable for implementation in a parallel environment. One such possibility is to use the Laplace transform to develop coarse-grained solutions which act as the initial values for a set of fine-grained solutions. The independence of the Laplace transform solutions means that we do indeed have a time-domain decomposition process. Any suitable time solver can be used for the fine-grained solution. To illustrate the technique we shall use an Euler solver in time together with the dual reciprocity boundary element method for the space solution

Laplace transforms of probability distributions and their inversions are easy on logarithmic scales

It is shown that, when expressing arguments in terms of their logarithms, the Laplace transform of a function is related to the antiderivative of this function by a simple convolution. This allows efficient numerical computations of moment generating functions of positive random variables and their inversion. The application of the method is straightforward, apart from the necessity to implement it using high-precision arithmetics. In numerical examples the approach is demonstrated to be particularly useful for distributions with heavy tails, Such as lognormal, Weibull, or Pareto distributions, which are otherwise difficult to handle. The computational efficiency compared to other methods is demonstrated for an M/G/1 queueing problem.

Fractional calculus on time scales - Cálculo fraccional em escalas temporais

Introduzimos um cálculo das variações fraccional nas escalas temporais ℤ e (hℤ)!. Estabelecemos a primeira e a segunda condição necessária de optimalidade. São dados alguns exemplos numéricos que ilustram o uso quer da nova condição de Euler–Lagrange quer da nova condição do tipo de Legendre. Introduzimos também novas definições de derivada fraccional e de integral fraccional numa escala temporal com recurso à transformada inversa generalizada de Laplace.

Evaluación de la condición de salud del transformador mediante análisis de vibraciones usando la transformada hilbert-huang.

Tesis (Maestro en Ingeniería Eléctrica con Orientación en Potencia) UANL, 2011.