Dissertations / Theses on the topic 'Exact asymptotics'

A central theme in phylogenetics is the reconstruction and analysis of evolutionary trees from a given set of data. To determine the optimal search methods for the reconstruction of trees, it is crucial to understand the size and structure of neighbourhoods of trees under tree rearrangement operations. The diameter and size of the immediate neighbourhood of a tree has been well-studied, however little is known about the number of trees at distance two, three or (more generally) k from a given tree. In this thesis we explore previous results on the size of these neighbourhoods under common tree rearrangement operations (NNI, SPR and TBR). We obtain new results concerning the number of trees at distance k from a given tree under the Robinson-Foulds (RF) metric and the Nearest Neighbour Interchange (NNI) operation, and the number of trees at distance two from a given tree under the Subtree Prune and Regraft (SPR) operation. We also obtain an exact count for the number of pairs of binary phylogenetic trees that share a first RF or NNI neighbour.

Parallel queueing networks have advantage over single server queueing networks, because when some servers simultaneously serve the customers in the line, the efficiency increases. Therefore, in the real world parallel queueing servers such as computer networks and multiple parallel processors, have become common. Since then many scientists have been studying the analysis of parallel queueing networks to give the exact practical models for the real world queueing problems. One of the topics in parallel queueing networks is the two-dimensional random walk, which recently have been studied by many scientists. The formulation for a random walk model in the first quadrant has been already studied by Fayolle, Malyshev and Iasnogorodski [19]. In this thesis I extend the formulation of a general random walk model to the half plane, including the first and fourth quadrants, and by using kernel method and Tauberian-like Theorem I investigate the exact tail asymptotic behaviour of the joint stationary distribution of the generating functions. In addition, I apply the results of the formulation of a general random walk model in the half plane to the Generalized-JSQ model, which is a queueing system with two parallel servers that have three streams of arrivals, two of which are dedicated to each servers, and the third one joins the shorter queue. Suppose that arrivals are independent Poisson processes, and service times have identical exponential distributions. Although this queueing model has been already studied by Zhao and Grassmann [75], and M. Miyazawa, [56], in this thesis I will use a different method named kernel method to investigate the exact tail asymptotic behaviour of the generating functions. The kernel method is simpler and faster than other methods, since in this method we are not dealing with the explicit expressions in terms of generating functions, but we only discuss the dominant singularity and its location.

The supLM test for structural change is embedded into a permutation test framework for a simple location model. The resulting conditional permutation distribution is compared to the usual (unconditional) asymptotic distribution, showing that the power of the test can be clearly improved in small samples. Furthermore, generalizations are discussed for binary and multivariate dependent variables as well as model-based permutation testing for structural change. The procedures suggested are illustrated using both artificial and real-world data (number of youth homicides, employment discrimination data, structural-change publications, and stock returns).
Series: Research Report Series / Department of Statistics and Mathematics

Thesis (Ph. D.)--University of North Carolina at Chapel Hill, 2006.
Title from electronic title page (viewed Oct. 10, 2007). "... in partial fulfillment of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy in the Department of Mathematics." Discipline: Mathematics; Department/School: Mathematics.

Dans cette thèse, nous étudions la suite de mesures de Mahler d’une famille de polynômes à deux variables exacts et réguliers, que nous notons Pd := P0≤i+j≤d xiyj . Elle n’est bornée ni en volume, ni en genre de la courbe algébrique sous-jacente. Nous obtenons une expression pour la mesure de Mahler de Pd comme somme finie de valeurs spéciales du dilogarithme de Bloch-Wigner. Nous utilisons SageMath pour approximer m(Pd) pour 1 ≤ d ≤ 1000. En recourant à trois méthodes différentes, nous prouvons que la limite de la suite de mesures de Mahler de cette famille converge vers 92π2 ζ(3). De plus, nous calculons le développement asymptotique de la mesure de Mahler de Pd et prouvons que sa vitesse de convergence est de O(log dd2 ). Nous démontrons également une généralisation du théorème de Boyd-Lawton, affirmant que les mesures de Mahler multivariées peuvent être approximéess en utilisant les mesures de Mahler de dimension inférieure. Enfin, nous prouvons que la mesure de Mahler de Pd pour d arbitraire peut être écrite comme une combinaison linéaire de fonctions L associées à un caractère de Dirichlet primitif impair. Nous calculons finalement explicitement la représentation de la mesure de Mahler de Pd en termes de fonctions L, pour 1 ≤ d ≤ 6
In this thesis we investigate the sequence of Mahler measures of a family of bivariate regular exact polynomials, called Pd := P0≤i+j≤d xiyj , unbounded in both degree and the genus of the algebraic curve. We obtain a closed formula for the Mahler measure of Pd in termsof special values of the Bloch–Wigner dilogarithm. We approximate m(Pd), for 1 ≤ d ≤ 1000,with arbitrary precision using SageMath. Using 3 different methods we prove that the limitof the sequence of the Mahler measure of this family converges to 92π2 ζ(3). Moreover, we compute the asymptotic expansion of the Mahler measure of Pd which implies that the rate of the convergence is O(log dd2 ). We also prove a generalization of the theorem of the Boyd-Lawton which asserts that the multivariate Mahler measures can be approximated using the lower dimensional Mahler measures. Finally, we prove that the Mahler measure of Pd, for arbitrary d can be written as a linear combination of L-functions associated with an odd primitive Dirichlet character. In addition, we compute explicitly the representation of the Mahler measure of Pd in terms of L-functions, for 1 ≤ d ≤ 6

Le mémoire est consacré à divers aspects de la modélisation de plaques : contrôlabilité frontière de structures bidimensionnelles et construction de modèles de plaques piézoélectriques, en relation avec des situations technologiques d'actualité, puis étude de singularités. Dans le premier chapitre on obtient un résultat de contrôlabilité exacte frontière pour une plaque élastique bidimensionnelle. On résout d'abord le problème de contrôlabilité exacte pour une plaque tridimensionnelle d'épaisseur h en controlant uniquement l'intérieur et la frontière latérale de la plaque ; le choix effectué des contrôles tridimensionnels permet de faire disparaitre les contrôles intérieurs lorsque h tend vers 0. On étudie, dans les chapitres 2, 3 et 4, le comportement d'une plaque piézoélectrique lorsque son épaisseur tend vers 0, notamment, dans le cas complet ou la contribution magnétique dans les équations de Maxwell n'est pas négligeable. Ainsi, d'une part, on justifie les modèles qui supposent que dans une plaque mince le potentiel électrique peut être assimilé à un polynome du second degré en la coordonnée d'espace suivant l'épaisseur. Et, d'autre part, on explique pourquoi dans les modèles bidimensionnels les équations d'équilibre mécanique, ou les équations d'évolution, sont liées au potentiel électrique uniquement par la différence de potentiel entre les deux faces horizontales. De plus, on exhibe de manière précise la contribution des termes piézoélectriques dans l'opérateur de flexion. Le chapitre 5 est consacré au calcul de coefficients de singularité sur un ouvert bidimensionnel polygonal non convexe.

Avec l’essor de l’électronique embarquée, les câbles électriques constituentune part importante des pièces automobiles tandis que l’espace à bord n’a cessé de diminuer. Leur flexibilité requiert la prédiction de leur déformation durant leur montage afin d’éviter le contact avec d’autres pièces du véhicule et leur endommagement. Les outils actuels ne permettent pas une prédiction assez réaliste et précise de leur comportement, nécessaire dans un volume de travail très restreint. Les étapes de montage sont donc validées via la réalisation de maquettes réelles coûteuses. Cette thèsea pour but d’améliorer la simulation numérique de ces pièces souples. Nous proposonsici un code de simulation 3D basé sur un modèle de poutre géométriquement exact résolu par la méthode des éléments finis. Son originalité tient dans le couplage des quaternions pour modéliser les rotations 3D et de la méthode asymptotique numérique pour la continuation du système non linéaire qui lui confère une grande robustesse. Un banc d’essai permettant l’identification des paramètres homogénéisés nécessaires au modèle numérique et sa validation par comparaison de la géométrie finale et du chemin d’équilibre est présenté. Combinés à des développements analytiques sur les modèles de poutres avec cisaillement, les essais mènent à une évaluation critique du modèle deTimoshenko 3D pour la représentation des torons de câbles
With on-board electronics expansion, electrical cables are an essential partof automotive pieces and the space on board has plummeted. Their flexibility requires to predict their deformation during vehicle assembly in order to avoid the contact with other pieces and damaging. Current numerical tools do not allow a realistic and accurate prediction, which is necessary in the obstructed car space. Assembly steps thus are validated on costly physical mock-ups. This thesis aims at improving numerical simulation of these flexible pieces. We herein propose a 3D algorithm based on a geometrically exact beam model solved by the finite element method. This work’s originality stands in coupling quaternions as rotational parameters and the asymptotic numerical method as nonlinear solver which results in a very robust algorithm. A test bench designed to identify the homogenized beam parameters of the numerical model and to validate it by offering a comparison on the final geometry and the equilibrium path is presented. Analytical developments on shear beams and the results of these experimental tests lead to a critical evaluation of the 3D Timoshenko model for representing stranded cables

Le travail réalisé dans cette thèse s'intègre globalement dans le cadre de I'observation et la surveillance maritime.Afin d'améliorer la reconnaissance et I'identification automatique de cibles noyées dans un environnement perturbé, nous avons opté à la fusion de différentes connaissances et informations concernant une scène observée à distance par des capteurs micro-ondes. En effet, plusieurs phénomènes physiques co-existent et perturbent la propagation des ondes électromagnétiques au-dessus d'une surface et notamment au-dessus d'une surface maritime hétérogène (la réfraction due aux gradients d'indice, la rugosité de la surface de mer, les effets hydrodynamiques non linéaires du type vagues déferlantes, la présence d'objets, les polluants, sillage de navires, zones côtières, ...). Dans ce contexte, le travail présenté dans cette thèse porte sur l'étude de la signature électromagnétique (coefficients de diffusion) d'une surface maritime hétérogène avec la prise en compte des phénomènes hydrodynamiques (linéaires : vagues de capillarité et de gravité, non linéaires : vagues déferlantes). Cette estimation de la signature électromagnétique est effectuée en configuration bistatique (monostatique et propagation avant) et en bande X. L'étude complète de cette problématique est difficile. En effet, le déferlement est un processus dissipatif de l'énergie qui correspond à la dernière étape de la vie d'une vague et qui a donc le plus souvent lieu à I'approche du rivage. Ce phénomène non linéaire produit un pic de mer qui est une augmentation rapide des coefficients de diffusion et qui peut dépasser 10 dB dans une période de 100 ms. Ce pic peut conduire à des échos parasites, qui peuvent être identifiés comme des cibles virtuelles, et par la suite elles peuvent perturber le système de détection radar (fausses alarmes). Par conséquent, pour améliorer le processus de détection et pour réduire le taux de fausses alarmes, il est important de distinguer entre les cibles et les pics de mer générés par des vagues déferlantes. Ceci constitue I’une des motivations et aussi I'intérêt d'étudier la signature électromagnétique des vagues déferlantes dans différentes configurations d'observation de sorte que nous puissions facilement indiquer la présence voir I'identification des pics de mer. Pour contribuer à cette problématique, nous avons proposé une méthodologie basée sur un modèle électromagnétique hybride basé sur une combinaison d'une part de méthodes asymptotiques(SPMI utilisée dans le cadre de ce travail) pour simuler la réponse radar des vagues linéaire (vagues de capillarité et de gravité décrites via le spectre de mer d'Elfouhaily), et d'autre part de méthodes exactes (MoM, FB < Forward-Backward ) retenue dans le travail présenté dans ce manuscrit) pour calculer la réponse électromagnétique des vagues non-linéaires (profils considérés sont issus des résultats du code LONGTANK). Afìn de compléter l'étude théorique et les simulations réalisées, nous avons effectué une phase d'évaluation et de validation par des mesures de signature radar réalisées dans la chambre anéchoïque de I'Ensta Bretagne
The work done in this thesis fits generally under the observation and maritime surveillance. To improve the detection and automatic identification of targets embedded in a noisy environment targets, we opted for the fusion of different knowledge and information regarding a remotely observed scene by microwave sensors. Indeed, several physical phenomena co-exist and interfere with the propagation of electromagnetic waves over a heterogeneous sea surface (the refraction due to the index gradients, the roughness of the sea surface, nonlinear hydrodynamic effects like waves breaking, the presence of objects, pollutants, ship wake, coastal areas,..). In this context, the work presented in this thesis focuses on the study of electromagnetic signature (diffusion coefficients) of a heterogeneous sea surface with consideration of hydrodynamic phenomena (linear: capillary and gravity waves, nonlinear: breaking waves). The electromagnetic signature is performed in bistatic configuration (monostatic and forward propagating) and in X-band. The complete study of this problem is difficult.Indeed, the breaking wave is a dissipative process of energy that corresponds to the last stage of the life of a wave and therefore has most often held in the shore. This nonlinear phenomenon produces a sea peak which is a rapid increase of the diffusion coefficients and can exceed l0 dB in a 100 ms period. This peak can lead to clutter, which can be identified as virtual targets, and then they can disrupt the detection radar system (false alarms). Therefore, to improve the detection process and reduce the false alarm rate, it is important to distinguish between targets and sea peaks generated by breaking waves. This represents one of the motivations and also the interest to study the electromagnetic signature of breaking waves in different observation configurations so that we can easily detect and identify the sea peaks. To solve this problem, we proposed a methodology based on a hybrid electromagnetic model which is on a combination of asymptotic methods (SPMI used in this work) to simulate the radar response of linear waves (capillary and gravity waves described via the Elfouhaily sea spectrum) and an exact methods, the method of moment (the FB "Forward-Backward" method is used in this work), to calculate the electromagnetic response of nonlinear waves (profiles are produced by the LONGTANK code). To complement the theoretical study and simulations, we carried out an evaluation and validation phase by measuring the radar signature of breaking wave profiles in the ENSTA Bretagne anechoic chamber

Indiana University-Purdue University Indianapolis (IUPUI)
In this dissertation the partition function, $Z_n$, for the six-vertex model with domain wall boundary conditions is solved in the thermodynamic limit in various regions of the phase diagram. In the ferroelectric phase region, we show that $Z_n=CG^nF^{n^2}(1+O(e^{-n^{1-\ep}}))$ for any $\ep>0$, and we give explicit formulae for the numbers $C, G$, and $F$. On the critical line separating the ferroelectric and disordered phase regions, we show that $Z_n=Cn^{1/4}G^{\sqrt{n}}F^{n^2}(1+O(n^{-1/2}))$, and we give explicit formulae for the numbers $G$ and $F$. In this phase region, the value of the constant $C$ is unknown. In the antiferroelectric phase region, we show that $Z_n=C\th_4(n\om)F^{n^2}(1+O(n^{-1}))$, where $\th_4$ is Jacobi's theta function, and explicit formulae are given for the numbers $\om$ and $F$. The value of the constant $C$ is unknown in this phase region. In each case, the proof is based on reformulating $Z_n$ as the eigenvalue partition function for a random matrix ensemble (as observed by Paul Zinn-Justin), and evaluation of large $n$ asymptotics for a corresponding system of orthogonal polynomials. To deal with this problem in the antiferroelectric phase region, we consequently develop an asymptotic analysis, based on a Riemann-Hilbert approach, for orthogonal polynomials on an infinite regular lattice with respect to varying exponential weights. The general method and results of this analysis are given in Chapter 5 of this dissertation.

Research into advanced wind turbine design has shown that load alleviation strategies like bend-twist coupled blades and coned rotors could reduce costs. However these strategies are based on nonlinear aero-structural dynamics providing additional benefits to components beyond the blades. These innovations will require Multi-disciplinary Design Optimization (MDO) to realize the full benefits. This research expands the MDO capabilities of Horizontal Axis Wind Turbines. The early research explored the numerical stability properties of Blade Element Momentum (BEM) models. Then developed a provincial scale wind farm siting models to help engineers determine the optimal design parameters. The main focus of this research was to incorporate advanced analysis tools into an aero-elastic optimization framework. To adequately explore advanced designs with optimization, a new set of medium fidelity analysis tools is required. These tools need to resolve more of the physics than conventional tools like (BEM) models and linear beams, while being faster than high fidelity techniques like grid based computational fluid dynamics and shell and brick based finite element models. Nonlinear beam models based on Geometrically Exact Beam Theory (GEBT) and Variational Asymptotic Beam Section Analysis (VABS) can resolve the effects of flexible structures with anisotropic material properties. Lagrangian Vortex Dynamics (LVD) can resolve the aerodynamic effects of novel blade curvature. Initially this research focused on the structural optimization capabilities. First, it developed adjoint-based gradients for the coupled GEBT and VABS analysis. Second, it developed a composite lay-up parameterization scheme based on manufacturing processes. The most significant challenge was obtaining aero-elastic optimization solutions in the presence of erroneous gradients. The errors are due to poor convergence properties of conventional LVD. This thesis presents a new LVD formulation based on the Finite Element Method (FEM) that defines an objective convergence metric and analytic gradients. By adopting the same formulation used in structural models, this aerodynamic model can be solved simultaneously in aero-structural simulations. The FEM-based LVD model is affected by singularities, but there are strategies to overcome these problems. This research successfully demonstrates the FEM-based LVD model in aero-elastic design optimization.
Graduate
0548
pilot.mm@gmail.com