Existence results for elliptic equations with singular terms

Esta dissertação estuda em detalhe três problemas elípticos: (I) uma classe de equações que envolve o operador Laplaciano, um termo singular e nãolinearidade com o exponente crítico de Sobolev, (II) uma classe de equações com singularidade dupla, o expoente crítico de Hardy-Sobolev e um termo côncavo e (III) uma classe de equações em forma divergente, que envolve um termo singular, um operador do tipo Leray-Lions, e uma função definida nos espaços de Lorentz. As não-linearidades consideradas nos problemas (I) e (II), apresentam dificuldades adicionais, tais como uma singularidade forte no ponto zero (de modo que um "blow-up" pode ocorrer) e a falta de compacidade, devido à presença do exponente crítico de Sobolev (problema (I)) e Hardy-Sobolev (problema (II)). Pela singularidade existente no problema (III), a definição padrão de solução fraca pode não fazer sentido, por isso, é introduzida uma noção especial de solução fraca em subconjuntos abertos do domínio. Métodos variacionais e técnicas da Teoria de Pontos Críticos são usados para provar a existência de soluções nos dois primeiros problemas. No problema (I), são usadas uma combinação adequada de técnicas de Nehari, o princípio variacional de Ekeland, métodos de minimax, um argumento de translação e estimativas integrais do nível de energia. Neste caso, demonstramos a existência de (pelo menos) quatro soluções não triviais onde pelo menos uma delas muda de sinal. No problema (II), usando o método de concentração de compacidade e o teorema de passagem de montanha, demostramos a existência de pelo menos duas soluções positivas e pelo menos um par de soluções com mudança de sinal. A abordagem do problema (III) combina um resultado de surjectividade para operadores monótonos, coercivos e radialmente contínuos com propriedades especiais do operador de tipo Leray- Lions. Demonstramos assim a existência de pelo menos, uma solução no espaço de Lorentz e obtemos uma estimativa para esta solução.

F. G. Teixeira e a comunidade matemática europeia nos séculos XIX-XX

Esta dissertação descreve o processo de integração dos matemáticos portugueses na comunidade matemática internacional no final do século XIX e início do século XX, focando-se na vida e obra do matemático Francisco Gomes Teixeira (1851-1933). Tenciona a ser mais um contributo para o reconhecimento nacional e internacional do matemático Gomes Teixeira analisando a sua obra como matemático e organizador científico em Portugal através de fontes, parcialmente ainda não conhecidas. Para esse efeito analisou-se a evolução histórica que ocorreu no mundo científico daquela época, em particular a formação da comunidade matemática através de iniciativas individuais ou coletivas, muitas vezes acompanhadas pela fundação de revistas e elaboração de manuais que contribuíram para a internacionalização e, de certa forma, para uma estandardização do estudo universitário básico. Em particular foi estudada a situação em Portugal, onde o papel de liderança foi assumido por Gomes Teixeira. Mostra-se como Gomes Teixeira, graças ao seu trabalho, ao seu talento como matemático e à sua atividade como organizador académico, conseguiu reduzir significativamente o isolamento científico de Portugal na área da matemática. Estudou-se em extensão a fundação de revistas científicas em diferentes países, acompanhando a sua evolução desde de revistas nacionais até revistas internacionais. Focando-nos no Jornal de Sciencias Matemáticas e Astronómicas, fundado em 1877 por Gomes Teixeira (mais tarde conhecido internacionalmente como Teixeira’s Journal), acompanhamos detalhadamente a sua transformação de uma revista nacional numa revista internacional, sendo esta transformação comum naquela época à maioria de revistas científicas importantes de outros países como, por exemplo, no caso do Jornal de Crelle, do Jornal de Liouville, ou outros. Estudou-se igualmente o reconhecimento a nível internacional, através de referências estrangeiras, da abordagem original de Gomes Teixeira à Análise Infinitesimal patente nos seus manuais. O interesse de Gomes Teixeira pela teoria das funções analíticas e pelos seus diferentes desenvolvimentos em série manifestou-se no grande número de artigos publicados sobre este tema e encontrou reconhecimento justo pela designação de um teorema que completa resultados de Lagrange e de Laurent como Teorema de Teixeira. Na sua análise do mérito científico de Gomes Teixeira esta dissertação restringiu-se conscientemente nesta área da Análise Matemática, uma vez que um estudo abrangente de toda a obra ultrapassasse o nosso objetivo. Foi também discutido o intenso intercâmbio científico levado a cabo por Gomes Teixeira através de correspondência e troca de publicações ou permuta de revistas com os matemáticos de diferentes países. Esta análise permitiu verificar um aumento da popularidade dos matemáticos portugueses através do incremento do número de artigos publicados no estrangeiro durante quase 30 anos. Uma fonte imprescindível nesta análise foi o Jahrbuch über die Fortschritte der Mathematik, cujas referências (em geral na língua alemã e por isso até agora quase nunca usadas na literatura Portuguesa) documentaram as publicações em quase todas as revistas matemáticas durante os anos da sua existência entre 1868 e 1942. Descreve-se a colaboração de Gomes Teixeira com diferentes organizações internacionais e documenta-se o apreço internacional por parte do mundo académico. Novos documentos traçam o processo de eleição como membro da Academia das Ciências Alemã Leopoldina, sob proposta de Georg Cantor e outros matemáticos alemães. Finalmente, incluí-se uma breve descrição das atividades levadas a cabo na Rússia, em Espanha e na Grécia em prol do processo de internacionalização da comunidade matemática europeia tendo em vista uma melhor contextualização do contributo de Gomes Teixeira para a integração de Portugal neste processo.

Maxwell perturbations on asymptotically Anti-de-Sitter spacetimes: generic boundary conditions and a new branch of quasinormal modes

Perturbations of asymptotically Anti-de-Sitter (AdS) spacetimes are often considered by imposing field vanishing boundary conditions (BCs) at the AdS boundary. Such BCs, of Dirichlet-type, imply a vanishing energy flux at the boundary, but the converse is, generically, not true. Regarding AdS as a gravitational box, we consider vanishing energy flux (VEF) BCs as a more fundamental physical requirement and we show that these BCs can lead to a new branch of modes. As a concrete example, we consider Maxwell perturbations on Kerr-AdS black holes in the Teukolsky formalism, but our formulation applies also for other spin fields. Imposing VEF BCs, we find a set of two Robin BCs, even for Schwarzschild-AdS black holes. The Robin BCs on the Teukolsky variables can be used to study quasinormal modes, superradiant instabilities and vector clouds. As a first application, we consider here the quasinormal modes of Schwarzschild-AdS black holes. We find that one of the Robin BCs yields the quasinormal spectrum reported in the literature, while the other one unveils a new branch for the quasinormal spectrum.

Boundary value problems for analytic functions in the class of Cauchy-type integrals with density in

We study the Riemann boundary value problem , for analytic functions in the class of analytic functions represented by the Cauchy-type integrals with density in the spaces with variable exponent. We consider both the case when the coefficient is piecewise continuous and it may be of a more general nature, admitting its oscillation. The explicit formulas for solutions in the variable exponent setting are given. The related singular integral equations in the same setting are also investigated. As an application there is derived some extension of the Szegö-Helson theorem to the case of variable exponents.

Eine kurze Einführung zu Bedienungssystemen

Diese kurze Einführung zu Bedienungssystemen konzentriert sich auf grundlegende Gesetzmäßigkeiten für Bedienungssysteme im stationären Zustand (Flusserhaltung, Little-Theorem), die wesentlichen Kenngrößen (Angebot, Belastung, Restverkehr, Wartebelastung, Wartewahrscheinlichkeit, mittlere Bediendauer, mittlere Wartedauer, mittlere Durchlaufdauer) eines Bedienungssystems werden anschaulich eingeführt. Die Erlang-Formel und die Khintchine-Pollaczek-Formel werden diskutiert. Die Einführung ergänzt das Buch "Digitale Kommunikationssysteme 2 - Grundlagen der Vermittlungstechnik" des Verfassers, ist aber völlig eigenständig lesbar.

Entwicklung von Verfahren zur visuellen Beurteilung von Stabilitätseigenschaften nichtlinearer, zeitdiskreter Systeme

In dieser Arbeit werden Verfahren zur visuellen Beurteilung von Stabilitätseigenschaften nichtlinearer, zeitdiskreter Systeme und mögliche Anwendungen vorgestellt. Ausgehend von den erforderlichen Grundbegriffen der Chaostheorie werden verschiedene Maße zur Detektion, Beschreibung und Visualisierung chaotischen Systemverhaltens motiviert, mathematisch definiert, physikalisch interpretiert und gedeutet: der Lyapunov Exponent, die Entropie, das Fourierspektrum und die Korrelation. Als erste Anwendung basierend auf diesen Gütemaßen wird das Verhalten von linearen und nichtlinearen rekursiven Systemen visualisiert und verglichen. Es zeigt sich, dass bei rekursiven linearen Systemen der Übergang von einem stabilen in einen instabilen oder chaotischen Zustand kontinuierlich erfolgt, während dieser Übergang bei nicht linearen Systemen häufig abrupt auftritt. Unter Verwendung der vorgestellten Visualisierung lässt sich sehr genau nachvollziehen, welche Parameter und insbesondere welche Parameterübergänge dabei kritisch sind. Diese Kenntnis ist sehr wichtig für eine störfreie Systemparametrierung und eine erforderliche Arbeitspunktsuche. In einer zweiten Anwendung wird chaotisches Systemverhalten als Generator optimal orthogonaler Signalfunktionen eingesetzt. Dazu wird die Rekursionsfolge in einem chaotischen Arbeitspunkt eines nichtlinearen rekursiven Systems als Musterfunktion eines statistischen Zufallsprozesses interpretiert: Je chaotischer das Systemverhalten und je kleiner die Varianz des Korrelationsmaßes desto besser können orthogonale Signalfolgen modelliert werden. Solche Signalfolgen sind von großer Bedeutung, wenn digitale Nachrichten über einen gestörten Kanal mit minimalem Daten- und Energieaufwand übertragen werden sollen. Als abschließendes Beispiel wird die fraktale Bildcodierung vorgestellt. Sie beruht nicht wie die klassischen Verfahren der Bildcodierung (Prädiktion, Transformation) auf statistischen Eigenschaften des Bildsignals sondern ausschließlich auf Selbstähnlichkeit. Die Bildpunkte eines Bildblockes werden nicht durch deren Grauwerte sondern durch ein Fraktal beschrieben, wobei dieses Fraktal durch eine kontraktive, affine Abbildung der Grauwertinformation dargestellt wird. Dieses Fraktal, d.h. diese Abbildungsvorschrift oder Gesetzmäßigkeit beschreibt die vollständige Information des Bildes. Durch die Anwendung dieser fraktalen Darstellung wird das codierte Bild aus beliebigen Bildern gleicher Größe generiert.

Aprendizagem dos números reais : um estudo com alunos do 9.º ano

Relatório da Prática de Ensino Supervisionada, Ensino de Matemática, Universidade de Lisboa, 2013

Ocean bottom seismic noise : applications for the crust knowledge, interaction ocean-atmosphere and instrumental behaviour

Tese de doutoramento, Ciências Geofísicas e da Geoinformação (Geofisíca), Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2014

Specifying and analysing networks of processes in CSPt (or in search of associativity)

In proposing theories of how we should design and specify networks of processes it is necessary to show that the semantics of any language we use to write down the intended behaviours of a system has several qualities. First in that the meaning of what is written on the page reflects the intention of the designer; second that there are no unexpected behaviours that might arise in a specified system that are hidden from the unsuspecting specifier; and third that the intention for the design of the behaviour of a network of processes can be communicated clearly and intuitively to others. In order to achieve this we have developed a variant of CSP, called CSPt, designed to solve the problems of termination of parallel processes present in the original formulation of CSP. In CSPt we introduced three parallel operators, each with a different kind of termination semantics, which we call synchronous, asynchronous and race. These operators provide specifiers with an expressive and flexible tool kit to define the intended behaviour of a system in such a way that unexpected or unwanted behaviours are guaranteed not to take place. In this paper we extend out analysis of CSPt and introduce the notion of an alphabet diagram that illustrates the different categories of events that can arise in the parallel composition of processes. These alphabet diagrams are then used to analyse networks of three processes in parallel with the aim of identifying sufficient constraints to ensure associativity of their parallel composition. Having achieved this we then proceed to prove associativity laws for the three parallel operators of CSPt. Next, we illustrate how to design and construct a network of three processes that satisfy the associativity law, using the associativity theorem and alphabet diagrams. Finally, we outline how this could be achieved for more general networks of processes.

Successful termination in timed CSP

In proposing theories of how we should design and specify networks of processes it is necessary to show that the semantics of any language we use to write down the intended behaviours of a system has several qualities. First in that the meaning of what is written on the page reflects the intention of the designer; second that there are no unexpected behaviours that might arise in a specified system that are hidden from the unsuspecting specifier; and third that the intention for the design of the behaviour of a network of processes can be communicated clearly and intuitively to others. In order to achieve this we have developed a variant of CSP, called CSPt, designed to solve the problems of termination of parallel processes present in the original formulation of CSP. In CSPt we introduced three parallel operators, each with a different kind of termination semantics, which we call synchronous, asynchronous and race. These operators provide specifiers with an expressive and flexible tool kit to define the intended behaviour of a system in such a way that unexpected or unwanted behaviours are guaranteed not to take place. In this paper we extend out analysis of CSPt and introduce the notion of an alphabet diagram that illustrates the different categories of events that can arise in the parallel composition of processes. These alphabet diagrams are then used to analyse networks of three processes in parallel with the aim of identifying sufficient constraints to ensure associativity of their parallel composition. Having achieved this we then proceed to prove associativity laws for the three parallel operators of CSPt. Next, we illustrate how to design and construct a network of three processes that satisfy the associativity law, using the associativity theorem and alphabet diagrams. Finally, we outline how this could be achieved for more general networks of processes.

Optimização do posicionamento de câmaras de vídeo-vigilância

Dissertação de Mestrado em Engenharia de Redes de Comunicação e Multimédia

An Extension of Estimation of Domain of Attraction for Fractional Order Linear System Subject to Saturation Control

This paper employs the Lyapunov direct method for the stability analysis of fractional order linear systems subject to input saturation. A new stability condition based on saturation function is adopted for estimating the domain of attraction via ellipsoid approach. To further improve this estimation, the auxiliary feedback is also supported by the concept of stability region. The advantages of the proposed method are twofold: (1) it is straightforward to handle the problem both in analysis and design because of using Lyapunov method, (2) the estimation leads to less conservative results. A numerical example illustrates the feasibility of the proposed method.

Intervalos de confiança para rendas vitalícias: aplicação a fundos de pensões

Esta dissertação tem por objetivo estabelecer intervalos de confiança para rendas vitalícias, que podem vir a ser aplicados no cálculo de responsabilidades atuariais. Para este efeito, foi ne-cessário fazer uma revisão sobre conceitos de mortalidade, tempo de vida futura e rendas vitalí-cias. Posteriormente, serão apresentadas relações entre rendas vitalícias e variáveis aleatórias, que dependem da aleatoriedade do tempo de vida futura. De seguida, serão obtidos os intervalos de confiança para as rendas vitalícias considerando o Teorema Limite Central de Lyapunov, e será elaborada uma revisão de alguns conceitos sobre fundos de pensões para enquadramento da aplicação prática. Por último, será efetuada uma aplicação prática das metodologias desenvolvidas ao longo da dissertação, onde serão apresentados intervalos de confiança para o cálculo das responsabili-dades de um plano de pensões. A construção de intervalos de confiança para as responsabilidades atuariais, custo normal ou mesmo valor atual dos benefícios totais traduz-se numa mais-valia para a gestão de um fundo. Por vezes a estimação pontual de um parâmetro não fornece informação suficiente sobre esse mesmo parâmetro, é importante questionarmo-nos sobre a proximidade dessa estimativa ao seu verdadeiro valor.

Oligocene CO2 decline promoted C4 photosynthesis in grasses.

C4 photosynthesis is an adaptation derived from the more common C3 photosynthetic pathway that confers a higher productivity under warm temperature and low atmospheric CO2 concentration [1, 2]. C4 evolution has been seen as a consequence of past atmospheric CO2 decline, such as the abrupt CO2 fall 32-25 million years ago (Mya) [3-6]. This relationship has never been tested rigorously, mainly because of a lack of accurate estimates of divergence times for the different C4 lineages [3]. In this study, we inferred a large phylogenetic tree for the grass family and estimated, through Bayesian molecular dating, the ages of the 17 to 18 independent grass C4 lineages. The first transition from C3 to C4 photosynthesis occurred in the Chloridoideae subfamily, 32.0-25.0 Mya. The link between CO2 decrease and transition to C4 photosynthesis was tested by a novel maximum likelihood approach. We showed that the model incorporating the atmospheric CO2 levels was significantly better than the null model, supporting the importance of CO2 decline on C4 photosynthesis evolvability. This finding is relevant for understanding the origin of C4 photosynthesis in grasses, which is one of the most successful ecological and evolutionary innovations in plant history.

New perspectives in the use of ink evidence in forensic science: Part I. Development of a quality assurance process for forensic ink analysis by HPTLC

The level of information provided by ink evidence to the criminal and civil justice system is limited. The limitations arise from the weakness of the interpretative framework currently used, as proposed in the ASTM 1422-05 and 1789-04 on ink analysis. It is proposed to use the likelihood ratio from the Bayes theorem to interpret ink evidence. Unfortunately, when considering the analytical practices, as defined in the ASTM standards on ink analysis, it appears that current ink analytical practices do not allow for the level of reproducibility and accuracy required by a probabilistic framework. Such framework relies on the evaluation of the statistics of the ink characteristics using an ink reference database and the objective measurement of similarities between ink samples. A complete research programme was designed to (a) develop a standard methodology for analysing ink samples in a more reproducible way, (b) comparing automatically and objectively ink samples and (c) evaluate the proposed methodology in a forensic context. This report focuses on the first of the three stages. A calibration process, based on a standard dye ladder, is proposed to improve the reproducibility of ink analysis by HPTLC, when these inks are analysed at different times and/or by different examiners. The impact of this process on the variability between the repetitive analyses of ink samples in various conditions is studied. The results show significant improvements in the reproducibility of ink analysis compared to traditional calibration methods.