Representation theorems for indefinite quadratic forms and applications

Diese Arbeit widmet sich den Darstellungssätzen für symmetrische indefinite (das heißt nicht-halbbeschränkte) Sesquilinearformen und deren Anwendungen. Insbesondere betrachten wir den Fall, dass der zur Form assoziierte Operator keine Spektrallücke um Null besitzt. Desweiteren untersuchen wir die Beziehung zwischen reduzierenden Graphräumen, Lösungen von Operator-Riccati-Gleichungen und der Block-Diagonalisierung für diagonaldominante Block-Operator-Matrizen. Mit Hilfe der Darstellungssätze wird eine entsprechende Beziehung zwischen Operatoren, die zu indefiniten Formen assoziiert sind, und Form-Riccati-Gleichungen erreicht. In diesem Rahmen wird eine explizite Block-Diagonalisierung und eine Spektralzerlegung für den Stokes Operator sowie eine Darstellung für dessen Kern erreicht. Wir wenden die Darstellungssätze auf durch (grad u, h() grad v) gegebene Formen an, wobei Vorzeichen-indefinite Koeffzienten-Matrizen h() zugelassen sind. Als ein Resultat werden selbstadjungierte indefinite Differentialoperatoren div h() grad mit homogenen Dirichlet oder Neumann Randbedingungen konstruiert. Beispiele solcher Art sind Operatoren die in der Modellierung von optischen Metamaterialien auftauchen und links-indefinite Sturm-Liouville Operatoren.

On a tabulation of reduced binary quadratic forms of a negative determinant,

The author's thesis (Ph.D.)--University of California, 1913.

Supertropical Quadratic Forms II

31 pages

Supertropical Quadratic Forms II

31 pages

Decompositions of powers of quadratic forms

We analyze the Waring decompositions of the powers of any quadratic form over the field of complex numbers. Our main objective is to provide detailed information about their rank and border rank. These forms are of significant importance because of the classical decomposition expressing the space of polynomials of a fixed degree as a direct sum of the spaces of harmonic polynomials multiplied by a power of the quadratic form. Using the fact that the spaces of harmonic polynomials are irreducible representations of the special orthogonal group over the field of complex numbers, we show that the apolar ideal of the s-th power of a non-degenerate quadratic form in n variables is generated by the set of harmonic polynomials of degree s+1. We also generalize and improve upon some of the results about real decompositions, provided by B. Reznick in his notes from 1992, focusing on possibly minimal decompositions and providing new ones, both real and complex. We investigate the rank of the second power of a non-degenerate quadratic form in n variables, which is equal to (n^2+n+2)/2 in most cases. We also study the border rank of any power of an arbitrary ternary non-degenerate quadratic form, which we determine explicitly using techniques of apolarity and a specific subscheme contained in its apolar ideal. Based on results about smoothability, we prove that the smoothable rank of the s-th power of such form corresponds exactly to its border rank and to the rank of its middle catalecticant matrix, which is equal to (s+1)(s+2)/2.

On the effect of confounding in linear regression models: an approach based on the theory of quadratic forms

The main topic of this thesis is confounding in linear regression models. It arises when a relationship between an observed process, the covariate, and an outcome process, the response, is influenced by an unmeasured process, the confounder, associated with both. Consequently, the estimators for the regression coefficients of the measured covariates might be severely biased, less efficient and characterized by misleading interpretations. Confounding is an issue when the primary target of the work is the estimation of the regression parameters. The central point of the dissertation is the evaluation of the sampling properties of parameter estimators. This work aims to extend the spatial confounding framework to general structured settings and to understand the behaviour of confounding as a function of the data generating process structure parameters in several scenarios focusing on the joint covariate-confounder structure. In line with the spatial statistics literature, our purpose is to quantify the sampling properties of the regression coefficient estimators and, in turn, to identify the most prominent quantities depending on the generative mechanism impacting confounding. Once the sampling properties of the estimator conditionally on the covariate process are derived as ratios of dependent quadratic forms in Gaussian random variables, we provide an analytic expression of the marginal sampling properties of the estimator using Carlson’s R function. Additionally, we propose a representative quantity for the magnitude of confounding as a proxy of the bias, its first-order Laplace approximation. To conclude, we work under several frameworks considering spatial and temporal data with specific assumptions regarding the covariance and cross-covariance functions used to generate the processes involved. This study allows us to claim that the variability of the confounder-covariate interaction and of the covariate plays the most relevant role in determining the principal marker of the magnitude of confounding.

Equidistribution for higher-rank Abelian actions on Heisenberg nilmanifolds

2010 Mathematics Subject Classification: Primary: 37C85, 37A17, 37A45; Secondary: 11K36, 11L07.

Irrégularités dans la distribution des nombres premiers et des suites plus générales dans les progressions arithmétiques

Le sujet principal de cette thèse est la distribution des nombres premiers dans les progressions arithmétiques, c'est-à-dire des nombres premiers de la forme $qn+a$, avec $a$ et $q$ des entiers fixés et $n=1,2,3,\dots$ La thèse porte aussi sur la comparaison de différentes suites arithmétiques par rapport à leur comportement dans les progressions arithmétiques. Elle est divisée en quatre chapitres et contient trois articles. Le premier chapitre est une invitation à la théorie analytique des nombres, suivie d'une revue des outils qui seront utilisés plus tard. Cette introduction comporte aussi certains résultats de recherche, que nous avons cru bon d'inclure au fil du texte. Le deuxième chapitre contient l'article \emph{Inequities in the Shanks-Rényi prime number race: an asymptotic formula for the densities}, qui est le fruit de recherche conjointe avec le professeur Greg Martin. Le but de cet article est d'étudier un phénomène appelé le <>, qui s'observe dans les <>. Chebyshev a observé qu'il semble y avoir plus de premiers de la forme $4n+3$ que de la forme $4n+1$. De manière plus générale, Rubinstein et Sarnak ont montré l'existence d'une quantité $\delta(q;a,b)$, qui désigne la probabilité d'avoir plus de premiers de la forme $qn+a$ que de la forme $qn+b$. Dans cet article nous prouvons une formule asymptotique pour $\delta(q;a,b)$ qui peut être d'un ordre de précision arbitraire (en terme de puissance négative de $q$). Nous présentons aussi des résultats numériques qui supportent nos formules. Le troisième chapitre contient l'article \emph{Residue classes containing an unexpected number of primes}. Le but est de fixer un entier $a\neq 0$ et ensuite d'étudier la répartition des premiers de la forme $qn+a$, en moyenne sur $q$. Nous montrons que l'entier $a$ fixé au départ a une grande influence sur cette répartition, et qu'il existe en fait certaines progressions arithmétiques contenant moins de premiers que d'autres. Ce phénomène est plutôt surprenant, compte tenu du théorème des premiers dans les progressions arithmétiques qui stipule que les premiers sont équidistribués dans les classes d'équivalence $\bmod q$. Le quatrième chapitre contient l'article \emph{The influence of the first term of an arithmetic progression}. Dans cet article on s'intéresse à des irrégularités similaires à celles observées au troisième chapitre, mais pour des suites arithmétiques plus générales. En effet, nous étudions des suites telles que les entiers s'exprimant comme la somme de deux carrés, les valeurs d'une forme quadratique binaire, les $k$-tuplets de premiers et les entiers sans petit facteur premier. Nous démontrons que dans chacun de ces exemples, ainsi que dans une grande classe de suites arithmétiques, il existe des irrégularités dans les progressions arithmétiques $a\bmod q$, avec $a$ fixé et en moyenne sur $q$.

Sur la répartition des unités dans les corps quadratiques réels

Ce mémoire s'emploie à étudier les corps quadratiques réels ainsi qu'un élément particulier de tels corps quadratiques réels : l'unité fondamentale. Pour ce faire, le mémoire commence par présenter le plus clairement possible les connaissances sur différents sujets qui sont essentiels à la compréhension des calculs et des résultats de ma recherche. On introduit d'abord les corps quadratiques ainsi que l'anneau de ses entiers algébriques et on décrit ses unités. On parle ensuite des fractions continues puisqu'elles se retrouvent dans un algorithme de calcul de l'unité fondamentale. On traite ensuite des formes binaires quadratiques et de la formule du nombre de classes de Dirichlet, laquelle fait intervenir l'unité fondamentale en fonction d'autres variables. Une fois cette tâche accomplie, on présente nos calculs et nos résultats. Notre recherche concerne la répartition des unités fondamentales des corps quadratiques réels, la répartition des unités des corps quadratiques réels et les moments du logarithme de l'unité fondamentale. (Le logarithme de l'unité fondamentale est appelé le régulateur.)

Formes quadratiques ternaires représantant tous les entiers impairs

Les calculs numériques ont été effectués à l'aide du logiciel SAGE.

Dénombrement dans les empilements apolloniens généralisés et distribution angulaire dans les extensions quadratiques imaginaires.

Cette thèse traite de deux thèmes principaux. Le premier concerne l'étude des empilements apolloniens généralisés de cercles et de sphères. Généralisations des classiques empilements apolloniens, dont l'étude remonte à la Grèce antique, ces objets s'imposent comme particulièrement attractifs en théorie des nombres. Dans cette thèse sera étudié l'ensemble des courbures (les inverses des rayons) des cercles ou sphères de tels empilements. Sous de bonnes conditions, ces courbures s'avèrent être toutes entières. Nous montrerons qu'elles vérifient un principe local-global partiel, nous compterons le nombre de cercles de courbures plus petites qu'une quantité donnée et nous nous intéresserons également à l'étude des courbures premières. Le second thème a trait à la distribution angulaire des idéaux (ou plutôt ici des nombres idéaux) des corps de nombres quadratiques imaginaires (que l'on peut voir comme la distribution des points à coordonnées entières sur des ellipses). Nous montrerons que la discrépance de l'ensemble des angles des nombres idéaux entiers de norme donnée est faible et nous nous intéresserons également au problème des écarts bornés entre les premiers d'extensions quadratiques imaginaires dans des secteurs.

Exercise sheet 3 pdf

Exercises and solutions in PDF