Orthogonal polynomials and recurrence equations, operator equations and factorization

This article surveys the classical orthogonal polynomial systems of the Hahn class, which are solutions of second-order differential, difference or q-difference equations. Orthogonal families satisfy three-term recurrence equations. Example applications of an algorithm to determine whether a three-term recurrence equation has solutions in the Hahn class - implemented in the computer algebra system Maple - are given. Modifications of these families, in particular associated orthogonal systems, satisfy fourth-order operator equations. A factorization of these equations leads to a solution basis.

Fast approximate calculation of multiply scattered lidar returns

An efficient method is described for the approximate calculation of the intensity of multiply scattered lidar returns. It divides the outgoing photons into three populations, representing those that have experienced zero, one, and more than one forward-scattering event. Each population is parameterized at each range gate by its total energy, its spatial variance, the variance of photon direction, and the covariance, of photon direction and position. The result is that for an N-point profile the calculation is O(N-2) efficient and implicitly includes up to N-order scattering, making it ideal for use in iterative retrieval algorithms for which speed is crucial. In contrast, models that explicitly consider each scattering order separately are at best O(N-m/m!) efficient for m-order scattering and often cannot be performed to more than the third or fourth order in retrieval algorithms. For typical cloud profiles and a wide range of lidar fields of view, the new algorithm is as accurate as an explicit calculation truncated at the fifth or sixth order but faster by several orders of magnitude. (C) 2006 Optical Society of America.

Floral morphology and development in quillajaceae and surianaceae (Fabales), the species-poor relatives of leguminosae and polygalaceae

Background and Aims: Molecular phylogenies have suggested a new circumscription for Fabales to include Leguminosae, Quillajaceae, Surianaceae and Polygalaceae. However, recent attempts to reconstruct the interfamilial relationships of the order have resulted in several alternative hypotheses, including a sister relationship between Quillajaceae and Surianaceae, the two species-poor families of Fabales. Here, floral morphology and ontogeny of these two families are investigated to explore evidence of a potential relationship between them. Floral traits are discussed with respect to early radiation in the order. Methods: Floral buds of representatives of Quillajaceae and Surianaceae were dissected and observed using light microscopy and scanning electron microscopy. Key Results Quillajaceae and Surianaceae possess some common traits, such as inflorescence morphology and perianth initiation, but development and organization of their reproductive whorls differ. In Quillaja, initiation of the diplostemonous androecium is unidirectional, overlapping with the petal primordia. In contrast, Suriana is obdiplostemonous, and floral organ initiation is simultaneous. Independent initiation of five carpels is common to both Quillaja and Suriana, but subsequent development differs; the antesepalous carpels of Quillaja become fused proximally and exhibit two rows of ovules, and in Suriana the gynoecium is apocarpous, gynobasic, with antepetalous biovulate carpels. Conclusions: Differences in the reproductive development and organization of Quillajaceae and Surianaceae cast doubt on their potential sister relationship. Instead, Quillaja resembles Leguminosae in some floral traits, a hypothesis not suggested by molecular-based phylogenies. Despite implicit associations of zygomorphy with species-rich clades and actinomorphy with species-poor families in Fabales, this correlation sometimes fails due to high variation in floral symmetry. Studies considering specific derived clades and reproductive biology could address more precise hypotheses of key innovation and differential diversification in the order.

Subspace system identification framework for the analysis of multimoded propagation of THz-transient signals

We provide a system identification framework for the analysis of THz-transient data. The subspace identification algorithm for both deterministic and stochastic systems is used to model the time-domain responses of structures under broadband excitation. Structures with additional time delays can be modelled within the state-space framework using additional state variables. We compare the numerical stability of the commonly used least-squares ARX models to that of the subspace N4SID algorithm by using examples of fourth-order and eighth-order systems under pulse and chirp excitation conditions. These models correspond to structures having two and four modes simultaneously propagating respectively. We show that chirp excitation combined with the subspace identification algorithm can provide a better identification of the underlying mode dynamics than the ARX model does as the complexity of the system increases. The use of an identified state-space model for mode demixing, upon transformation to a decoupled realization form is illustrated. Applications of state-space models and the N4SID algorithm to THz transient spectroscopy as well as to optical systems are highlighted.

Could the cosmic acceleration be transient? A cosmographic evaluation

A possible slowing down of the cosmic expansion is investigated through a cosmographic approach. By expanding the luminosity distance to fourth order and fitting the SN Ia data from the most recent compilations (Union, Constitution and Union 2), the marginal likelihood distributions for the deceleration parameter today suggest a recent reduction of the cosmic acceleration and indicate that there is a considerable probability for q(0) > 0. Also in contrast to the prediction of the Lambda CDM model, the cosmographic q(z) reconstruction permits a cosmic expansion history where the cosmic acceleration could already have peaked and be presently slowing down, which would imply that the recent accelerated expansion of the universe is a transient phenomenon. It is also shown that to describe a transient acceleration the luminosity distance needs to be expanded at least to fourth order. The present cosmographic results depend neither on the validity of general relativity nor on the matter-energy contents of the universe.

Star products made (somewhat) easier

We develop an approach to the deformation quantization on the real plane with an arbitrary Poisson structure which is based on Weyl symmetrically ordered operator products. By using a polydifferential representation for the deformed coordinates, xj we are able to formulate a simple and effective iterative procedure which allowed us to calculate the fourth-order star product (and may be extended to the fifth order at the expense of tedious but otherwise straightforward calculations). Modulo some cohomology issues which we do not consider here, the method gives an explicit and physics-friendly description of the star products.

Estimativa do comportamento de máquinas assíncronas sujeitas a afundamentos de tensão

Os afundamentos de tensão são reduções de curta duração entre o 10% a 90% da magnitude de tensão eficaz. Usualmente, estes afundamentos são associados com falhas no sistema de energia elétrica, mas podem ser causados pela elevada corrente de partida de motores de indução ou energização de transformadores. Apesar de sua curta duração, tais eventos podem causar sérios problemas para alguns equipamentos. As conseqüências dos afundamentos de tensão sobre a máquina assíncrona são: perda de velocidade durante o afundamento e picos de corrente e de conjugado que aparecem na queda de tensão e no instante de restabelecimento. Este estudo visa analisar o comportamento da máquina assíncrona diante de afundamentos de tensão e as características destes, devido à influência do motor assíncrono como carga. Enfocando-se neste ponto, é que foram considerados diferentes tipos de afundamentos devido a diferentes falhas, que produziram quedas de tensão nos terminais da máquina assíncrona com variações na magnitude e no argumento de tensão. As simulações foram realizadas aplicando um método numérico tradicional e um método simplificado, o método simplificado lineariza as equações diferenciais elétricas da máquina assíncrona considerando a velocidade mecânica constante, para o cálculo dos transitórios elétricos no início da queda de tensão e no restabelecimento da mesma. Os transitórios obtidos pelo método numérico tradicional (Runge Kutta quarta ordem) e o método simplificado foram comparados, para verificar a precisão deste método com respeito ao numérico tradicional, concluindo-se, que o método simplificado poderá aplicar-se em máquinas de baixo escorregamento e elevada constante de inércia. Além disso, foram realizados experimentos, submetendo o sistema a diferentes quedas de tensão, considerando diferentes magnitudes e durações no afundamento.

Morfometria de microbacias do Córrego Rico, afluente do Rio Mogi-Guaçu, Estado de São Paulo, Brasil

Este trabalho teve como objetivo avaliar as características morfométricas das microbacias (2ª, 3ª, 4ª e 5ª ordens de magnitude) da bacia hidrográfica do córrego Rico, sub-bacia do Rio Mogi-Guaçu, localizada na região administrativa de Ribeirão Preto, Estado de São Paulo, Brasil. Para tanto, foram determinados os parâmetros físicos e a configuração topográfica natural do sistema de drenagem. Os procedimentos para a obtenção dos dados foram fundamentados em técnicas de sensoriamento remoto e geoprocessamento. A partir da vetorização das cartas topográficas correspondentes à área de estudo, realizou-se a análise morfométrica quanto às características dimensionais, do padrão de drenagem e do relevo no sistema de informação geográfica ArcView. A microbacia é considerada de sexta ordem de magnitude, com área estimada de 542 km², com 85 microbacias de segunda ordem, 22 de terceira, sete de quarta ordem e duas de quinta. Utilizando o critério geométrico, na disposição fluvial das sub-bacias de cabeceiras observou-se a predominância dos modelos dendríticos e subdendríticos, enquanto a jusante predominava o modelo subparalelo, respectivamente, nas áreas de ocorrências dos arenitos Bauru e rochas efusivas básicas.

Persistência na lactação para vacas da raça Holandesa criadas no Estado do Rio Grande do Sul via modelos de regressão aleatória

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Parametric correlation functions to model the structure of permanent environmental (co)variances in milk yield random regression models

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Estimação de parâmetros genéticos para peso do nascimento aos 550 dias de idade para animais da raça Tabapuã utilizando-se modelos de regressão aleatória

Foram utilizados 21.762 registros de peso do nascimento aos 550 dias de idade de 4.221 animais para estimativa das funções de covariância empregando modelos de regressão aleatória. Os modelos incluíram, como aleatórios, os efeitos genéticos aditivo direto e materno, de ambiente permanente de animal e de ambiente permanente materno e, como fixos, os efeitos de grupo contemporâneo, a idade da vaca ao parto (linear e quadrático) e o polinômio ortogonal de Legendre da idade do animal (regressão cúbica), como covariáveis. As variâncias residuais foram modeladas por uma função de variâncias com ordens de 2 a 6. Análises com polinômios ortogonais de diversas ordens foram realizadas para os efeitos genético aditivo direto, genético aditivo materno, de ambiente permanente de animal e de ambiente permanente materno. Os modelos foram comparados pelos critérios de informação Bayesiano de Schwarz (BIC) e Akaike (AIC). O melhor modelo indicado por todos os critérios foi o que considerou o efeito genético aditivo direto ajustado por um polinômio cúbico, o efeito genético materno ajustado por um polinômio quadrático, o efeito de ambiente permanente de animal ajustado por polinômio quártico e o efeito de ambiente permanente materno ajustado por polinômio linear. As estimativas de herdabilidade para o efeito direto foram maiores no início e no final do período estudado, com valores de 0,28 ao nascimento, 0,21 aos 240 dias e 0,24 aos 550 dias de idade. As estimativas de herdabilidade materna foram maiores aos 160 dias de idade (0,10) que nas demais fases do crescimento. As correlações genéticas variaram de moderadas a altas, diminuindo conforme o aumento da distância entre as idades. Maior eficiência na seleção para peso pode ser obtida considerando os pesos pós-desmama, período em que as estimativas de variância genética e herdabilidade foram superiores.

Comparação de modelos de regressão aleatória para estimação de parâmetros genéticos em caprinos leiteiros

Objetivou-se avaliar a melhor modelagem para as variâncias genética aditiva, de ambiente permanente e residual da produção de leite no dia do controle (PLDC) de caprinos. Utilizaram-se modelos de regressão aleatória sobre polinômios ortogonais de Legendre com diferentes ordens de ajuste e variância residual heterogênea. Consideraram-se como efeitos fixos os efeitos de grupo de contemporâneos, a idade da cabra ao parto (co-variável) e a regressão fixa da PLDC sobre polinômios de Legendre, para modelar a trajetória média da população; e, como efeitos aleatórios, os efeitos genético aditivo e de ambiente permanente. O modelo com quatro classes de variâncias residuais foi o que proporcionou melhor ajuste. Os valores do logaritmo da função de verossimilhança, de AIC e BIC apontaram para seleção de modelos com ordens mais altas (cinco para o efeito genético e sete para o efeito de ambiente permanente). Entretanto, os autovalores associados às matrizes de co-variâncias entre os coeficientes de regressão indicaram a possibilidade de redução da dimensionalidade. As altas ordens de ajuste proporcionaram estimativas de variâncias genéticas e correlações genéticas e de ambiente permanente que não condizem com o fenômeno biológico estudado. O modelo de quinta ordem para a variância genética aditiva e de sétima ordem para o ambiente permanente foi indicado. Entretanto, um modelo mais parcimonioso, de quarta ordem para o efeito genético aditivo e de sexta ordem para o efeito de ambiente permanente, foi suficiente para ajustar as variâncias nos dados.

Bayesian analysis of random regression models using B-splines to model test-day milk yield of Holstein cattle in Brazil

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Random regression models to estimate genetic parameters for test-day milk yield in Brazilian Murrah buffaloes

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Random regression models using different functions to model test-day milk yield of Brazilian Holstein cows

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)