Sparse shape representation using the Laplace-Beltrami eigenfunctions and its application to modeling subcortical structures

We present a new sparse shape modeling framework on the Laplace-Beltrami (LB) eigenfunctions. Traditionally, the LB-eigenfunctions are used as a basis for intrinsically representing surface shapes by forming a Fourier series expansion. To reduce high frequency noise, only the first few terms are used in the expansion and higher frequency terms are simply thrown away. However, some lower frequency terms may not necessarily contribute significantly in reconstructing the surfaces. Motivated by this idea, we propose to filter out only the significant eigenfunctions by imposing l1-penalty. The new sparse framework can further avoid additional surface-based smoothing often used in the field. The proposed approach is applied in investigating the influence of age (38-79 years) and gender on amygdala and hippocampus shapes in the normal population. In addition, we show how the emotional response is related to the anatomy of the subcortical structures.

The beta Laplace distribution

The Laplace distribution is one of the earliest distributions in probability theory. For the first time, based on this distribution, we propose the so-called beta Laplace distribution, which extends the Laplace distribution. Various structural properties of the new distribution are derived, including expansions for its moments, moment generating function, moments of the order statistics, and so forth. We discuss maximum likelihood estimation of the model parameters and derive the observed information matrix. The usefulness of the new model is illustrated by means of a real data set. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

Inversão numérica da transformada de Laplace por polinômios trigonométricos e de Laguerre

Neste trabalho são desenvolvidos métodos numéricos para inversão da transformada de Laplace, fazendo-se uso de polinômios trigonométricos e de Laguerre. Sua utilização é ilustrada num problema de fronteira móvel da área de engenharia nuclear, através do algoritmo computacional ALG-619. Uma revisão dos aspectos analíticos básicos da transformada de Laplace e sua utilização na resolução de equações diferenciais parciais é apresentada de maneira suscinta.

Solução da equação de condução de calor bidimensional, em meios multicompostos, pelos métodos nodal, com parâmetros concentrados, e a técnica da transformada de Laplace

Neste trabalho, desenvolvemos uma metodologia semi-analítica para solução de problemas de condução de calor bidimensional, não-estacionária em meios multicompostos. Esta metodologia combina os métodos nodal, com parâmetros concentrados, e a técnica da transformada de Laplace. Inicialmente, aplicamos o método nodal. Nele, a equação diferencial parcial que descreve o problema é integrada, transversalmente, em relação a uma das variáveis espaciais. Em seguida, é utilizado o método de parâmetros concentrados, onde a distribuição de temperatura nos contornos superior e inferior é substituída pelo seu valor médio. Os problemas diferenciais unidimensionais resultantes são então resolvidos com o uso da técnica da transformada de Laplace, cuja inversão é avaliada numericamente. O método proposto é usado na solução do problema de condução de calor, em paredes de edificações. A implementação computacional é feita, utilizando-se a linguagem FORTRAN e os resultados numéricos obtidos são comparados com os disponíveis na literatura.

Solução analítica das equações difusivas da teoria geral de perturbação pelo método da transformada de Laplace

Neste trabalho, apresentamos uma solução analítica para as equações difusivas unidimensionais da Teoria Geral de Perturbação em uma placa heterogênea, isto é, apresentamos as soluções analíticas para os problemas de autovalor para o fluxo de nêutrons e para o fluxo adjunto de nêutrons, para o cálculo do fator de multiplicação efetivo (keff), para o problema de fonte fixa e para o problema de função auxiliar. Resolvemos todos os problemas mencionados aplicando a Transformada de Laplace em uma placa heterogênea considerando um modelo de dois grupos de energia e realizamos a inversão de Laplace do fluxo transformado analiticamente através da técnica da expansão de Heaviside. Conhecendo o fluxo de nêutrons, exceto pelas constantes de integração, aplicamos as condições de contorno e de interface e resolvemos as equações algébricas homogêneas para o fator de multiplicação efetivo pelo método da bissecção. Obtemos o fluxo de nêutrons através da avaliação das constantes de integração para uma potência prescrita. Exemplificamos a metodologia proposta para uma placa com duas regiões e comparamos os resultados obtidos com os existentes na literatura.

Uma solução híbrida para a equação de Fokker-Planck dependente da energia usando a técnica da transformada de Laplace e diferenças finitas

Neste trabalho é obtida uma solução híbrida para a equação de Fokker-Planck dependente da energia, muito utilizada em problemas de implantação iônica. A idéia consiste na aplicação da transformada de Laplace na variável de energia e aplicação de um esquema de diferenças finitas nas variáveis espacial e angular desta equação. Tal procedimento gera um problema matricial simbólico para a energia transformada. Para resolver este sistema, procede-se a inversão de Laplace da matriz (sI+A), onde s é um parâmetro complexo, I a matriz identidade e A uma matriz quadrada gerada pela discretização das variáveis espacial e angular. A matriz A não é diagonalizável, desta forma, contorna-se este problema decompondo esta matriz na soma de outras duas, onde uma delas é diagonalizável. É gerado então um método iterativo de inversão, semelhante ao método da fonte fixa associado ao método de diagonalização, do qual o resultado fornecido são os valores para o fluxo de partículas do sistema. A partir disto pode-se determinar a energia depositada no sistema eletrônico e nuclear do alvo. Para validar os resultados obtidos faz-se a simulação de implantação de íons de B em Si numa faixa energética de 1keV a 50MeV, comparam-se os resultados com simulação gerada numericamente pelo software SRIM2003.

Estados ligados em um potencial delta duplo via transformada de Laplace

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

A Laplace transform approach to the quantum harmonic oscillator

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Potenciais singulares na equação de Schrodinger unidimensional via transformada de Laplace

The present work has as its goal to treat well known and interesting unidimensional cases from quantum mechanics through an unusual approach within this eld of physics. The operational method of Laplace transform, in spite of its use by Erwin Schrödinger in 1926 when treating the radial equation for the hydrogen atom, turned out to be forgotten for decades. However, the method has gained attention again for its use as a powerful tool from mathematical physics applied to the quantum mechanics, appearing in recent works. The method is specially suitable to the approach of cases where we have potential functions with even parity, because this implies in eigenfunctions with de ned parity, and since the domain of this transform ranges from 0 to ∞, it su ces that we nd the eigenfunction in the positive semi axis and, with the boundary conditions imposed over the eigenfunction at the origin plus the continuity (discontinuity) of the eigenfunction and its derivative, we make the odd, even or both parity extensions so we can get the eigenfunction along all the axis. Factoring the eigenfunction behavior at in nity and origin, we take the due care with the points that might bring us problems in the later steps of the solving process, thus we can manipulate the Schrödinger's Equation regardless of time, so that way we make it convenient to the application of Laplace transform. The Chapter 3 shows the methodology that must be followed in order to search for the solutions to each problem

A note on the hypercomplex riemann-cauchy like relations for quaternions and laplace equations

In this Note it is worked out a new set of Laplace-Like equations for quaternions through Riemann-Cauchy hypercomplex relations otained earlier [1]. As in the theory of functions of a complex variable, it is expected that this new set of Laplace-Like equations might be applied to a large number of Physical problems, providing new insights in the Classical Fields Theory.

Regularity of solutions of the p-Laplace equation in the Heisenberg group

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