927 resultados para Partial Differential Equations with “Maxima”
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Gough, John, (2004) 'Quantum Flows as Markovian Limit of Emission, Absorption and Scattering Interactions', Communications in Mathematical Physics 254 pp.498-512 RAE2008
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In this paper, two methods for constructing systems of ordinary differential equations realizing any fixed finite set of equilibria in any fixed finite dimension are introduced; no spurious equilibria are possible for either method. By using the first method, one can construct a system with the fewest number of equilibria, given a fixed set of attractors. Using a strict Lyapunov function for each of these differential equations, a large class of systems with the same set of equilibria is constructed. A method of fitting these nonlinear systems to trajectories is proposed. In addition, a general method which will produce an arbitrary number of periodic orbits of shapes of arbitrary complexity is also discussed. A more general second method is given to construct a differential equation which converges to a fixed given finite set of equilibria. This technique is much more general in that it allows this set of equilibria to have any of a large class of indices which are consistent with the Morse Inequalities. It is clear that this class is not universal, because there is a large class of additional vector fields with convergent dynamics which cannot be constructed by the above method. The easiest way to see this is to enumerate the set of Morse indices which can be obtained by the above method and compare this class with the class of Morse indices of arbitrary differential equations with convergent dynamics. The former set of indices are a proper subclass of the latter, therefore, the above construction cannot be universal. In general, it is a difficult open problem to construct a specific example of a differential equation with a given fixed set of equilibria, permissible Morse indices, and permissible connections between stable and unstable manifolds. A strict Lyapunov function is given for this second case as well. This strict Lyapunov function as above enables construction of a large class of examples consistent with these more complicated dynamics and indices. The determination of all the basins of attraction in the general case for these systems is also difficult and open.
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Semi-Lagrangian finite volume schemes for the numerical approximation of linear advection equations are presented. These schemes are constructed so that the conservation properties are preserved by the numerical approximation. This is achieved using an interpolation procedure based on area-weighting. Numerical results are presented illustrating some of the features of these schemes.
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We extend the semiclassical description of two-state atomic collisions to low energies for which the impact parameter treatment fails. The problem reduces to solving a system of first-order differential equations with coefficients whose semiclassical asymptotes experience the Stokes phenomenon in the complex coordinate plane. Primitive semiclassical and uniform Airy approximations are discussed.
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Image segmentation plays an important role in the analysis of retinal images as the extraction of the optic disk provides important cues for accurate diagnosis of various retinopathic diseases. In recent years, gradient vector flow (GVF) based algorithms have been used successfully to successfully segment a variety of medical imagery. However, due to the compromise of internal and external energy forces within the resulting partial differential equations, these methods can lead to less accurate segmentation results in certain cases. In this paper, we propose the use of a new mean shift-based GVF segmentation algorithm that drives the internal/external energies towards the correct direction. The proposed method incorporates a mean shift operation within the standard GVF cost function to arrive at a more accurate segmentation. Experimental results on a large dataset of retinal images demonstrate that the presented method optimally detects the border of the optic disc.
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In recent years, gradient vector flow (GVF) based algorithms have been successfully used to segment a variety of 2-D and 3-D imagery. However, due to the compromise of internal and external energy forces within the resulting partial differential equations, these methods may lead to biased segmentation results. In this paper, we propose MSGVF, a mean shift based GVF segmentation algorithm that can successfully locate the correct borders. MSGVF is developed so that when the contour reaches equilibrium, the various forces resulting from the different energy terms are balanced. In addition, the smoothness constraint of image pixels is kept so that over- or under-segmentation can be reduced. Experimental results on publicly accessible datasets of dermoscopic and optic disc images demonstrate that the proposed method effectively detects the borders of the objects of interest.
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Nous investiguons dans ce travail la dynamique des excitons dans une couche mince d’agrégats H autoassemblés hélicoïdaux de molécules de sexithiophène. Le couplage intermoléculaire (J=100 meV) place ce matériau dans la catégorie des semi-conducteurs à couplage de type intermédiaire. Le désordre énergétique et la forte interaction électronsphonons causent une forte localisation des excitons. Les espèces initiales se ramifient en deux états distincts : un état d’excitons autopiégés (rendement de 95 %) et un état à transfert de charge (rendement de 5%). À température de la pièce (293K), les processus de sauts intermoléculaires sont activés et l’anisotropie de la fluorescence décroît rapidement à zéro en 5 ns. À basse température (14K), les processus de sauts sont gelés. Pour caractériser la dynamique de diffusion des espèces, une expérience d’anisotropie de fluorescence a été effectuée. Celle-ci consiste à mesurer la différence entre la photoluminescence polarisée parallèlement au laser excitateur et celle polarisée perpendiculairement, en fonction du temps. Cette mesure nous donne de l’information sur la dépolarisation des excitons, qui est directement reliée à leur diffusion dans la structure supramoléculaire. On mesure une anisotropie de 0,1 après 20 ns qui perdure jusqu’à 50ns. Les états à transfert de charge causent une remontée de l’anisotropie vers une valeur de 0,15 sur une plage temporelle allant de 50 ns jusqu’à 210 ns (période entre les impulsions laser). Ces résultats démontrent que la localisation des porteurs est très grande à 14K, et qu’elle est supérieure pour les espèces à transfert de charge. Un modèle numérique simple d’équations différentielles à temps de vie radiatif et de dépolarisation constants permet de reproduire les données expérimentales. Ce modèle a toutefois ses limitations, notamment en ce qui a trait aux mécanismes de dépolarisation des excitons.
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Ce travail présente une technique de simulation de feux de forêt qui utilise la méthode Level-Set. On utilise une équation aux dérivées partielles pour déformer une surface sur laquelle est imbriqué notre front de flamme. Les bases mathématiques de la méthode Level-set sont présentées. On explique ensuite une méthode de réinitialisation permettant de traiter de manière robuste des données réelles et de diminuer le temps de calcul. On étudie ensuite l’effet de la présence d’obstacles dans le domaine de propagation du feu. Finalement, la question de la recherche du point d’ignition d’un incendie est abordée.
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Dans ce travail, nous adaptons la méthode des symétries conditionnelles afin de construire des solutions exprimées en termes des invariants de Riemann. Dans ce contexte, nous considérons des systèmes non elliptiques quasilinéaires homogènes (de type hydrodynamique) du premier ordre d'équations aux dérivées partielles multidimensionnelles. Nous décrivons en détail les conditions nécessaires et suffisantes pour garantir l'existence locale de ce type de solution. Nous étudions les relations entre la structure des éléments intégraux et la possibilité de construire certaines classes de solutions de rang k. Ces classes de solutions incluent les superpositions non linéaires d'ondes de Riemann ainsi que les solutions multisolitoniques. Nous généralisons cette méthode aux systèmes non homogènes quasilinéaires et non elliptiques du premier ordre. Ces méthodes sont appliquées aux équations de la dynamique des fluides en (3+1) dimensions modélisant le flot d'un fluide isentropique. De nouvelles classes de solutions de rang 2 et 3 sont construites et elles incluent des solutions double- et triple-solitoniques. De nouveaux phénomènes non linéaires et linéaires sont établis pour la superposition des ondes de Riemann. Finalement, nous discutons de certains aspects concernant la construction de solutions de rang 2 pour l'équation de Kadomtsev-Petviashvili sans dispersion.
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Recent measurements of electron escape from a nonequilibrium charged quantum dot are interpreted within a two-dimensional (2D) separable model. The confining potential is derived from 3D self-consistent Poisson-Thomas-Fermi calculations. It is found that the sequence of decay lifetimes provides a sensitive test of the confining potential and its dependence on electron occupation
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Das von Maz'ya eingeführte Approximationsverfahren, die Methode der näherungsweisen Näherungen (Approximate Approximations), kann auch zur numerischen Lösung von Randintegralgleichungen verwendet werden (Randpunktmethode). In diesem Fall hängen die Komponenten der Matrix des resultierenden Gleichungssystems zur Berechnung der Näherung für die Dichte nur von der Position der Randpunkte und der Richtung der äußeren Einheitsnormalen in diesen Punkten ab. Dieses numerisches Verfahren wird am Beispiel des Dirichlet Problems für die Laplace Gleichung und die Stokes Gleichungen in einem beschränkten zweidimensionalem Gebiet untersucht. Die Randpunktmethode umfasst drei Schritte: Im ersten Schritt wird die unbekannte Dichte durch eine Linearkombination von radialen, exponentiell abklingenden Basisfunktionen approximiert. Im zweiten Schritt wird die Integration über den Rand durch die Integration über die Tangenten in Randpunkten ersetzt. Für die auftretende Näherungspotentiale können sogar analytische Ausdrücke gewonnen werden. Im dritten Schritt wird das lineare Gleichungssystem gelöst, und eine Näherung für die unbekannte Dichte und damit auch für die Lösung der Randwertaufgabe konstruiert. Die Konvergenz dieses Verfahrens wird für glatte konvexe Gebiete nachgewiesen.
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A large class of special functions are solutions of systems of linear difference and differential equations with polynomial coefficients. For a given function, these equations considered as operator polynomials generate a left ideal in a noncommutative algebra called Ore algebra. This ideal with finitely many conditions characterizes the function uniquely so that Gröbner basis techniques can be applied. Many problems related to special functions which can be described by such ideals can be solved by performing elimination of appropriate noncommutative variables in these ideals. In this work, we mainly achieve the following: 1. We give an overview of the theoretical algebraic background as well as the algorithmic aspects of different methods using noncommutative Gröbner elimination techniques in Ore algebras in order to solve problems related to special functions. 2. We describe in detail algorithms which are based on Gröbner elimination techniques and perform the creative telescoping method for sums and integrals of special functions. 3. We investigate and compare these algorithms by illustrative examples which are performed by the computer algebra system Maple. This investigation has the objective to test how far noncommutative Gröbner elimination techniques may be efficiently applied to perform creative telescoping.
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