Analysis of the free vibration of rectangular plates with central cut-outs using the discrete Ritz method

We present an analysis of the free vibration of plates with internal discontinuities due to central cut-outs. A numerical formulation for a basic L-shaped element which is divided into appropriate sub-domains that are dependent upon the location of the cut-out is used as the basic building element. Trial functions formed to satisfy certain boundary conditions are employed to define the transverse deflection of each sub-domain. Mathematical treatments in terms of the continuities in displacement, slope, moment, and higher derivatives between the adjacent sub-domains are enforced at the interconnecting edges. The energy functional results, from the proper assembly of the coupled strain and kinetic energy contributions of each sub-domain, are minimized via the Ritz procedure to extract the vibration frequencies and. mode shapes of the plates. The procedures are demonstrated by considering plates with central cut-outs that are subjected to two types of boundary conditions. (C) 2003 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Lp extremal polynomials. Results and perspectives

2000 Mathematics Subject Classification: 30C40, 30D50, 30E10, 30E15, 42C05.

Structures algébriques, systèmes superintégrables et polynômes orthogonaux

Cette thèse est divisée en cinq parties portant sur les thèmes suivants: l’interprétation physique et algébrique de familles de fonctions orthogonales multivariées et leurs applications, les systèmes quantiques superintégrables en deux et trois dimensions faisant intervenir des opérateurs de réflexion, la caractérisation de familles de polynômes orthogonaux appartenant au tableau de Bannai-Ito et l’examen des structures algébriques qui leurs sont associées, l’étude de la relation entre le recouplage de représentations irréductibles d’algèbres et de superalgèbres et les systèmes superintégrables, ainsi que l’interprétation algébrique de familles de polynômes multi-orthogonaux matriciels. Dans la première partie, on développe l’interprétation physico-algébrique des familles de polynômes orthogonaux multivariés de Krawtchouk, de Meixner et de Charlier en tant qu’éléments de matrice des représentations unitaires des groupes SO(d+1), SO(d,1) et E(d) sur les états d’oscillateurs. On détermine les amplitudes de transition entre les états de l’oscillateur singulier associés aux bases cartésienne et polysphérique en termes des polynômes multivariés de Hahn. On examine les coefficients 9j de su(1,1) par le biais du système superintégrable générique sur la 3-sphère. On caractérise les polynômes de q-Krawtchouk comme éléments de matrices des «q-rotations» de U_q(sl_2). On conçoit un réseau de spin bidimensionnel qui permet le transfert parfait d’états quantiques à l’aide des polynômes de Krawtchouk à deux variables et on construit un modèle discret de l’oscillateur quantique dans le plan à l’aide des polynômes de Meixner bivariés. Dans la seconde partie, on étudie les systèmes superintégrables de type Dunkl, qui font intervenir des opérateurs de réflexion. On examine l’oscillateur de Dunkl en deux et trois dimensions, l’oscillateur singulier de Dunkl dans le plan et le système générique sur la 2-sphère avec réflexions. On démontre la superintégrabilité de chacun de ces systèmes. On obtient leurs constantes du mouvement, on détermine leurs algèbres de symétrie et leurs représentations, on donne leurs solutions exactes et on détaille leurs liens avec les polynômes orthogonaux du tableau de Bannai-Ito. Dans la troisième partie, on caractérise deux familles de polynômes du tableau de Bannai-Ito: les polynômes de Bannai-Ito complémentaires et les polynômes de Chihara. On montre également que les polynômes de Bannai-Ito sont les coefficients de Racah de la superalgèbre osp(1,2). On détermine l’algèbre de symétrie des polynômes duaux -1 de Hahn dans le cadre du problème de Clebsch-Gordan de osp(1,2). On propose une q - généralisation des polynômes de Bannai-Ito en examinant le problème de Racah pour la superalgèbre quantique osp_q(1,2). Finalement, on montre que la q -algèbre de Bannai-Ito sert d’algèbre de covariance à osp_q(1,2). Dans la quatrième partie, on détermine le lien entre le recouplage de représentations des algèbres su(1,1) et osp(1,2) et les systèmes superintégrables du deuxième ordre avec ou sans réflexions. On étudie également les représentations des algèbres de Racah-Wilson et de Bannai-Ito. On montre aussi que l’algèbre de Racah-Wilson sert d’algèbre de covariance quadratique à l’algèbre de Lie sl(2). Dans la cinquième partie, on construit deux familles explicites de polynômes d-orthogonaux basées sur su(2). On étudie les états cohérents et comprimés de l’oscillateur fini et on caractérise une famille de polynômes multi-orthogonaux matriciels.

Identifikation spezieller Funktionen, die durch Rodriguesformeln gegeben sind

Es ist allgemein bekannt, dass sich zwei gegebene Systeme spezieller Funktionen durch Angabe einer Rekursionsgleichung und entsprechend vieler Anfangswerte identifizieren lassen, denn computeralgebraisch betrachtet hat man damit eine Normalform vorliegen. Daher hat sich die interessante Forschungsfrage ergeben, Funktionensysteme zu identifizieren, die über ihre Rodriguesformel gegeben sind. Zieht man den in den 1990er Jahren gefundenen Zeilberger-Algorithmus für holonome Funktionenfamilien hinzu, kann die Rodriguesformel algorithmisch in eine Rekursionsgleichung überführt werden. Falls die Funktionenfamilie überdies hypergeometrisch ist, sogar laufzeiteffizient. Um den Zeilberger-Algorithmus überhaupt anwenden zu können, muss es gelingen, die Rodriguesformel in eine Summe umzuwandeln. Die vorliegende Arbeit beschreibt die Umwandlung einer Rodriguesformel in die genannte Normalform für den kontinuierlichen, den diskreten sowie den q-diskreten Fall vollständig. Das in Almkvist und Zeilberger (1990) angegebene Vorgehen im kontinuierlichen Fall, wo die in der Rodriguesformel auftauchende n-te Ableitung über die Cauchysche Integralformel in ein komplexes Integral überführt wird, zeigt sich im diskreten Fall nun dergestalt, dass die n-te Potenz des Vorwärtsdifferenzenoperators in eine Summenschreibweise überführt wird. Die Rekursionsgleichung aus dieser Summe zu generieren, ist dann mit dem diskreten Zeilberger-Algorithmus einfach. Im q-Fall wird dargestellt, wie Rekursionsgleichungen aus vier verschiedenen q-Rodriguesformeln gewonnen werden können, wobei zunächst die n-te Potenz der jeweiligen q-Operatoren in eine Summe überführt wird. Drei der vier Summenformeln waren bislang unbekannt. Sie wurden experimentell gefunden und per vollständiger Induktion bewiesen. Der q-Zeilberger-Algorithmus erzeugt anschließend aus diesen Summen die gewünschte Rekursionsgleichung. In der Praxis ist es sinnvoll, den schnellen Zeilberger-Algorithmus anzuwenden, der Rekursionsgleichungen für bestimmte Summen über hypergeometrische Terme ausgibt. Auf dieser Fassung des Algorithmus basierend wurden die Überlegungen in Maple realisiert. Es ist daher sinnvoll, dass alle hier aufgeführten Prozeduren, die aus kontinuierlichen, diskreten sowie q-diskreten Rodriguesformeln jeweils Rekursionsgleichungen erzeugen, an den hypergeometrischen Funktionenfamilien der klassischen orthogonalen Polynome, der klassischen diskreten orthogonalen Polynome und an der q-Hahn-Klasse des Askey-Wilson-Schemas vollständig getestet werden. Die Testergebnisse liegen tabellarisch vor. Ein bedeutendes Forschungsergebnis ist, dass mit der im q-Fall implementierten Prozedur zur Erzeugung einer Rekursionsgleichung aus der Rodriguesformel bewiesen werden konnte, dass die im Standardwerk von Koekoek/Lesky/Swarttouw(2010) angegebene Rodriguesformel der Stieltjes-Wigert-Polynome nicht korrekt ist. Die richtige Rodriguesformel wurde experimentell gefunden und mit den bereitgestellten Methoden bewiesen. Hervorzuheben bleibt, dass an Stelle von Rekursionsgleichungen analog Differential- bzw. Differenzengleichungen für die Identifikation erzeugt wurden. Wie gesagt gehört zu einer Normalform für eine holonome Funktionenfamilie die Angabe der Anfangswerte. Für den kontinuierlichen Fall wurden umfangreiche, in dieser Gestalt in der Literatur noch nie aufgeführte Anfangswertberechnungen vorgenommen. Im diskreten Fall musste für die Anfangswertberechnung zur Differenzengleichung der Petkovsek-van-Hoeij-Algorithmus hinzugezogen werden, um die hypergeometrischen Lösungen der resultierenden Rekursionsgleichungen zu bestimmen. Die Arbeit stellt zu Beginn den schnellen Zeilberger-Algorithmus in seiner kontinuierlichen, diskreten und q-diskreten Variante vor, der das Fundament für die weiteren Betrachtungen bildet. Dabei wird gebührend auf die Unterschiede zwischen q-Zeilberger-Algorithmus und diskretem Zeilberger-Algorithmus eingegangen. Bei der praktischen Umsetzung wird Bezug auf die in Maple umgesetzten Zeilberger-Implementationen aus Koepf(1998/2014) genommen. Die meisten der umgesetzten Prozeduren werden im Text dokumentiert. Somit wird ein vollständiges Paket an Algorithmen bereitgestellt, mit denen beispielsweise Formelsammlungen für hypergeometrische Funktionenfamilien überprüft werden können, deren Rodriguesformeln bekannt sind. Gleichzeitig kann in Zukunft für noch nicht erforschte hypergeometrische Funktionenklassen die beschreibende Rekursionsgleichung erzeugt werden, wenn die Rodriguesformel bekannt ist.

Zeros of Gegenbauer and Hermite polynomials and connection coefficients

In this paper, sharp upper limit for the zeros of the ultraspherical polynomials are obtained via a result of Obrechkoff and certain explicit connection coefficients for these polynomials. As a consequence, sharp bounds for the zeros of the Hermite polynomials are obtained.

Polynomials generated by a three term recurrence relation: bounds for complex zeros

This paper deals with the zeros of polynomials generated by a certain three term recurrence relation. The main objective is to find bounds, in terms of the coefficients of the recurrence relation, for the regions where the zeros are located. In most part, the zeros are explored through an Eigenvalue representation associated with a corresponding Hessenberg rnatrix. Applications to Szego polynomials, para-orthogonal polynomials and polynomials with non-zero complex coefficients are considered. (C) 2004 Elsevier B.V. All rights reserved.

SZEGO POLYNOMIALS FROM HYPERGEOMETRIC FUNCTIONS

Szego polynomials with respect to the weight function w(theta) = e(eta theta)[sin(theta/2)](2 lambda), where eta, lambda is an element of R and lambda > -1/2 are considered. Many of the basic relations associated with these polynomials are given explicitly. Two sequences of para-orthogonal polynomials with explicit relations are also given.

A realization of the q-deformed harmonic oscillator: rogers-Szegö and Stieltjes-Wigert polynomials

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Squeezed states, generalized Hermite polynomials and pseudo-diffusion equation

We show that the wavefunctions 〈pq; λ|n〈, of the harmonic oscillator in the squeezed state representation, have the generalized Hermite polynomials as their natural orthogonal polynomials. These wavefunctions lead to generalized Poisson Distribution Pn(pq;λ), which satisfy an interesting pseudo-diffusion equation: ∂Pnp,q;λ) ∂λ= 1 4 [ ∂2 ∂p2-( 1 λ2) ∂2 ∂q2]P2(p,q;λ), in which the squeeze parameter λ plays the role of time. Th entropies Sn(λ) have minima at the unsqueezed states (λ=1), which means that squeezing or stretching decreases the correlation between momentum p and position q. © 1992.

Polinômios de Szegö e análise de frequência

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Monotonicidade de zeros de polinômios ortogonais clássicos

Pós-graduação em Matematica Aplicada e Computacional - FCT

Basic hypergeometric polynomials with zeros on the unit circle

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Monotonicity, interlacing and electrostatic interpretation of zeros of exceptional Jacobi polynomials

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Zero sets of bivariate Hermite polynomials

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Szegö polynomials: quadrature rules on the unit circle and on [-1, 1]

We consider some of the relations that exist between real Szegö polynomials and certain para-orthogonal polynomials defined on the unit circle, which are again related to certain orthogonal polynomials on [-1, 1] through the transformation x = (z1/2+z1/2)/2. Using these relations we study the interpolatory quadrature rule based on the zeros of polynomials which are linear combinations of the orthogonal polynomials on [-1, 1]. In the case of any symmetric quadrature rule on [-1, 1], its associated quadrature rule on the unit circle is also given.