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THE INDEX THEOREM FOR QUASI-TORI
(2013)
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Tsz On Mario Chan
- The Index theorem for holomorphic line bundles on complex tori
asserts that some cohomology groups of a line bundle vanish according
to the numbers of negative and positive eigenvalues of the associated
hermitian form. In this thesis, this theorem is generalized to quasi-tori,
i.e. connected complex abelian Lie groups which are not necessarily
compact. In view of the Remmert–Morimoto decomposition of
quasi-tori as well as the Künneth formula, it suffices to consider only
Cousin-quasi-tori, i.e. quasi-tori which have no non-constant holomorphic
functions. The Index theorem is generalized to holomorphic line
bundles, both linearizable and non-linearizable, on Cousin-quasi-tori
using L2-methods coupled with the Kazama–Dolbeault isomorphism
and Bochner–Kodaira formulas.
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Integrated size and price optimization for a fashion retailer
(2013)
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Miriam Kießling
- This thesis is the result of a collaboration with a German fashion retailer which lasted
for several years. The aim was the development of a decision-support system for the
supply of the about 1300 branches in Germany.
There are some specialties about the situation at our industrial partner: The branches
are supplied by prepackaged size-assortments of a product which we call lot-types.
With the objective to economize handling cost, these lot-types are already composed
at the respective low-wage country where the article is also produced. The expense at
the German central warehouse is further reduced by allowing only four or five different lot-types for the delivery of one product. Moreover, each branch is supplied by a
certain quantity of a single lot-type.
For the most fashion articles replenishment is not possible. The sales success of
a product is a priori unknown. Historical sales data can only be used on a higher
aggregation level, e.g., the average historical demand on the commodity group level.
Demand estimation is therefore very vague. Under- and oversupplies are unavoidable.
Influence over the sales process is possible by marking down prices. To compensate
for an oversupply of a product, weekly the price can be reduced to predefined price
steps which depend on the starting price of the product. Mark-downs for an article are
performed simultaneously for all branches and sizes.
Within the cooperation mathematical problem formulations with the aim to minimize measures for the deviation of supply from estimated demand had been developed.
In these measures the selling process is not or only very vaguely regarded.
Now we include the possibility of marking down prices during the selling time
already when deciding on the supply. The result is the two-stage stochastic program
ISPO: The so-called first stage decision is the determination of a supply policy. The
second stage decision, or recourse, is the decision on mark-downs during the selling
time. ISPO yields an expected revenue maximizing supply strategy and corresponding
optimal mark-down strategies for the considered scenarios.
ISPO it too complex to solve it via standard approaches. Customized methods had
to be devised to solve ISPO. On the one side we present an exact solver for benchmarking. On the other side a fast heuristic was developed for practical use at our partner.
The basic idea of our exact solver is to enumerate all possible mark-down strategies.
With this it is possible to reduce ISPO to a former formulation for the optimization of
supply, which can be solved via standard approaches.
In practice enumeration of all valid mark-down strategies for the purpose of solving
ISPO is for reasons of time impossible. Therefore the idea is extended to a customized
Branch&Bound approach. In this context we derived dual bounds for general two-stage stochastic programs which are based on the so-called wait-and-see solution from
stochastic programming. We show that in general our bounds are tighter.
The heuristic, beginning with a valid second stage decision, determines an optimal
first stage decision and alternates between solving the first stage and the second stage
until convergence is reached. The optimality gap is small enough to justify a practical
use at the industrial partner.
In practice the by ISPO proposed mark-down strategies are not applied; instead
latest sales figures are exploited. According to these and an updated demand estimation
weekly a new optimal mark-down strategy for the remaining selling time of the product
is determined. For this purpose we propose an algorithm which relies on dynamic
programming and tries to exclude non-optimal solutions a priori by dominance checks.
ISPO, more precisely our heuristic approach, together with the weekly adaption of
the mark-down strategy forms our decision support system for integrated size and price
optimization DISPO.
We tested DISPO in a five-month field study, performed as a statistical experiment,
at our partner where pairs of similar branches were compared. At one branch of each
pair, the test branch, supply and mark-down decisions came from ISPO. With respect
to latest sales figures the mark-down decisions were weekly updated via our dynamic
programming approach. At the other branch, the control branch, these decisions were
not integrated: Supply was determined according to a strategy resulting from a former
model that disregarded the selling process and mark-downs were handled manually by
our partner. For the branches at which the decisions of ISPO were implemented an
average raise of 1.5 percentage points of relative revenue was observed.
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Über eine Erweiterung der Methode von Soshnikov zur Untersuchung des größten Eigenwerts auf unsymmetrische Verteilungen
(2013)
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Felix Grimme
- Seit der Entdeckung des Halbkreisgesetzes durch Wigner werden reell-symmetrische Zufallsmatrix-Ensembles untersucht. Soshnikov hat in einer bahnbrechenden Arbeit gezeigt, dass für Wigner-Ensembles $A_n=(\xi_\ij)_{1\le i\le j\le n}$ mit symmetrisch verteilten Einträgen die Verteilung des größten Eigenwerts in einer geeigneten Skalierung für $n\to\infty$ universelles Verhalten zeigt und schwach gegen die Tracy-Widom-Verteilung, die Verteilung des Gauß'schen orthogonalen Ensembles, konvergiert. Für den Beweis nutzt Soshnikov die Momentenmethode. Hierbei wird die Analyse der Verteilungsfunktion des größten Eigenwerts auf die Analyse von Erwartungswerten von Spuren hoher Matrixpotenzen zurückgeführt (die Exponenten wachsen mit $n^{2/3}$). Die Spuren werden via $\tr A_n^{p_n}=\sum_{(i_0,\ldots,i_{p-1})\in[n]^p}\xi_{i_0,i_1}\xi_{i_1,i_2}\ldots\xi_{i_{p-1},i_0}$ als Summe über geschlossene Pfade kombinatorisch interpretiert. In der Analyse gilt es herauszufinden, welche Klassen von Pfaden (die mit den Momenten der Matrixeinträge in Verbindung stehen) die Spuren in der Asymptotik $n\to\infty$ dominieren. Es stellt sich heraus das dies Pfade sind, die jede ihrer Kanten genau zweimal durchlaufen. Das bedeutet, dass die Spuren asymptotisch nur von den für alle Matrixeinträge gleichen zweiten Momenten abhängen, sie sind also asymptotisch für alle betrachteten Ensembles universell.
Diese Methode wird in der vorliegenden Arbeit auf Wigner-Ensembles mit nicht notwendig symmetrischen Verteilungen der Einträge erweitert. Die Kombinatorik ist in diesem Fall komplexer. Resultat der Arbeit ist, dass die Methode von Soshnikov funktioniert, wenn folgende Bedingungen erfüllt sind:
die ersten und dritten Momente der Einträge sind~0
für die 97.\ Momente existiert eine in~$n$ gleichmäßige Schranke.
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Ein Verfahren der sequentiellen, konvexen Optimierung mit kombinierter Trust-Region- und Moving-Asymptotes-Stabilisierung zur Lösung nichtlinearer, restringierter Optimierungsprobleme
(2013)
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Axel Luthardt
- Ein neues Verfahren der sequentiellen konvexen Optimierung (SCP) zur Lösung allgemeiner kontinuierlicher und restringierter nichtlinearer Optimierungsprobleme (NLP) wird vorgestellt, das die Approximation der "Method of Moving Asymptotes" (MMA) mit einer Trust-Region-Strategie kombiniert. Als Trust-Region für diese Methode wird das Gebiet zwischen den MMA-Asymptoten abzüglich einem festen Sicherheitsabstand definiert, um die Beschränktheit der Approximationen zu gewährleisten. Die Asymptoten, die notwendig für das Aufstellen der Approximationen sind, werden implizit über die Steuerung des Trust-Region-Radius im Sinne einer Trust-Region-Methode erzeugt. Der Algorithmus "Trust-Region Sequential Convex Programming - TRSCP" wird vorgestellt und die globale Konvergenzeigenschaft des neuen Verfahrens wird nachgewiesen. TRSCP ist sowohl ein SCP-Verfahren, als auch eine Trust-Region-Methode. Im Unterschied zu anderen Ansätzen auf diesem Gebiet, benötigt TRSCP keine explizite Trust-Region zusätzlich zu den MMA-Asymptoten. Darüber hinaus behindert eine aktive Trust-Region nicht die globale Konvergenzeigenschaft des neuen Verfahrens. TRSCP ist im Programm TRSCP1.0 implementiert. Es wird gezeigt, daß TRSCP1.0 ein leistungsfähiges Programm zur Lösung von nichtlinearen Optimierungsproblemen ist und ein Vergleich mit einer Line-Search-Methode wird durchgeführt.
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Optimal sensor placement for linear systems
(2013)
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Maximilian Pfister
- The aim of sensor placement is to observe the state of a dynamical system while using only a small part of the available output information. Thus, the observer does not need sensors at every possible node of the system. We use sensor placement because it is not practical for large-scale networks, such as power grids, to place sensors at each node. With an optimal sensor placement we obtain a subset of sensors which minimizes the observer error in comparison to any other subset of the same size. This means we generate an optimal observation with the given number of sensors.
We compute the observer error, for the linear dynamical systems we consider, with the H2-norm of the observer error system. In this approach, we optimize both the subset of selected sensors and the observer gain matrix in parallel. The optimization problem is non-convex both in a constraint, which bounds the H2-norm, as well as in the objective function which uses a l0-norm to count the used sensors. To obtain a semidefinite program, we first relax the l0-norm by an
iterative reweighted l1-norm. Second, we use a reformulation of the H2-norm with linear matrix inequalities to replace an occuring bilinear and therefore non-convex term.
We use this computationally efficient formulation of the sensor placement problem to derive three algorithms. Furthermore, existing algorithms, which do not use the convex reformulation of the optimization problem, were implemented. The algorithms are compared extensively relating to execution time, performance of the chosen sensors, and the applicability on a practical problem. The practical problem is a model of a high-voltage power grid with the aim to measure the phase angles and the frequencies at every node. The result of the comparison is that a algorithm with a greedy approach solves the optimization problem fast and usually with a good solution. However, this algorithm is problematic because the shortsighted greedy approach cannot exclude that a worst case solution is generated. The best results in general were produced by a novel approach made in this thesis. This novel algorithm iteratively solves the relaxed optimization problem and finds near-optimal sensor subsets.
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Two Irreducible Components of the Moduli Space M can 1,3
(2012)
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Yifan Chen
- This thesis is devoted to study two families of surfaces of general type: extended Burniat surfaces with K^2=3 and Keum-Naie-Mendes Lopes-Pardini surfaces. We focus on the corresponding subsets in the Gieseker moduli space. Extended Burniat surfaces with K^2=3 were constructed by Bauer and Catanese in the course of studying the tertiary Burniat surfaces and they showed that their closure is an irreducible component of the moduli space. We prove here the union of the loci described by them is indeed a full irreducible component. We also study the local deformations of two families of degenerations of the extended Burniat surfaces. Keum-Naie-Mendes Lopes-Pardini surfaces are the surfaces constructed by Mendes Lopes and Paridini, which realize the Keum-Naie surfaces with K^2=3 as degenerations. We reconstruct a subfamily of such surfaces and investigate their deformations. We show that the closure of the corresponding subset of the Keum-Naie-Mendes Lopes-Pardini surfaces is an irreducible component of the moduli space.
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Beiträge zur Optimalen Steuerung partiell-differential algebraischer Gleichungen
(2012)
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Armin Rund
- Diese Arbeit liefert Beiträge zur Optimalen Steuerung partiell-differential algebraischer Gleichungen. Insbesondere werden Zustandsbeschränkungen bei der Optimalen Steuerung gewöhnlicher und partieller Differentialgleichungen sowie gekoppelter Systeme untersucht. Die verschiedenen Konzepte dieser Gebiete werden verglichen, übertragen und eingeordnet. Zentrale Ergebnisse sind die Übertragung der notwendigen Bedingungen nach Bryson, Denham und Dreyfus auf elliptische Optimalsteuerungsprobleme mit punktweisen Zustandsbeschränkungen, die Übertragung von Sprungbedingungen und Maßdarstellungen auf ein ODE-PDE beschränktes Optimalsteuerungsproblem mit Zustandsbeschränkungen bei niederdimensionalen aktiven Mengen, sowie die Entwicklung effizienter numerischer Methoden für komplexe Anwendungsprobleme. Die Beiträge dieser Arbeit gliedern sich in vier Kapitel, deren Aspekte jeweils zusammengefasst werden: Zunächst werden die Grundlagen aus der Optimalen Steuerung gewöhnlicher Differentialgleichungen mit Zustandsbeschränkungen wiederholt. Die beiden geläufigen notwendigen Bedingungen nach Jacobson, Lele und Speyer, sowie nach Bryson, Denham und Dreyfus (BDD-Ansatz) werden erläutert und in den Zusammenhang der Optimalen Steuerung partieller Differentialgleichungen gestellt. Dabei wird der Zusammenhang zwischen den Sprungbedingungen und dem Borel-Maß hergestellt. In Kapitel 2 wird der BDD-Ansatz auf ein Optimalsteuerungsproblem einer elliptischen partiellen Differentialgleichung mit punktweisen Zustandsbeschränkungen und verteilten aktiven Mengen übertragen. Die Idee dieses BDD-Ansatzes ist es, die Zustandsbeschränkung auf der aktiven Menge äquivalent in eine Steuerungs-Zustandsbeschränkung oder ggf. eine reine Steuerungsbeschränkung zu transformieren. Dies erlaubt die Herleitung neuer notwendiger Bedingungen. Durch die Transformation der Zustandsbeschränkungen gewinnen die zugehörigen Lagrange-Multiplikatoren an Regularität. Man erhält aus den neuen notwendigen Bedingungen ein Randwertproblem auf verschiedenen Gebieten mit Übergangsbedingungen. Das Interface zwischen den verschiedenen Gebieten stellt eine Optimierungsvariable dar. Eine notwendige Bedingung am Interface wird mit Techniken der Shapeoptimierung hergeleitet. Das Kapitel 3 behandelt Zustandsbeschränkungen bei gemischten ODE-PDE Problemen: Anhand eines zeitabhängigen Anwendungsproblems - des sogenannten Rocketcars - lässt sich eine vollständige Darstellung des Borel-Maßes auf niederdimensionalen aktiven Mengen angeben. In der Folge lassen sich Sprungbedingungen und weitgehende Regularitätsaussagen herleiten. Die explizite Massdarstellung ermöglicht weiterhin die Formulierung als Mehrpunkt-Anfangsrandwertproblem und den Einsatz angepasster Lösungsmethoden. Kapitel 4 widmet sich schließlich einem komplexen Anwendungsproblem eines OC-PDAE: Ein Brennstoffzellenmodell stellt uns vor ein Optimalsteuerungsproblem eines Systems von partiell-differentiell algebraischen Gleichungen. Es werden notwendige Bedingungen hergeleitet und direkte sowie indirekte (adjungierten-basierte) Methoden der Optimalen Steuerung entwickelt und verglichen. Numerische Experimente bestätigen die Effizienz der vorgestellten Methoden. Insbesondere das indirekte Quasi-Newton-Verfahren erlaubt eine zeitadaptive optimale Steuerung der Brennstoffzellenanlage mit hoher Genauigkeit und unter geringer Rechenzeit.
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Geometrische Konstruktionen linearer Codes über Galois-Ringen der Charakteristik 4 von hoher homogener Minimaldistanz
(2012)
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Michael Kiermaier
- In dieser Arbeit werden vier neue unendliche Serien von linearen Codes über Galois-Ringen der Charakteristik 4 konstruiert.
Hinsichtlich der Minimaldistanz übertreffen die Gray-Bilder der konstruierten Codes alle bekannten vergleichbaren linearen Codes.
In den Konstruktionen wird die Theorie der projektiven Hjelmslev-Geometrien, der Assoziationsschemata sowie der symmetrischen Bilinearformen in endlichdimensionalen GF(2)-Vektorräumen benutzt.
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Galois representations of orthogonal rigid local systems
(2012)
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Michael Schulte
- We use the middle convolution introduced by Katz to construct a families of lisse sheaves on the affine line without two points. These correspond to continuous representations of the etale fundamental group, which can be specialized to compatible systems of Galois representations. This leads to the second maximally unipotent family.
Because of the geometric origin, we can show using a theorem of Barnet-Lamb, Gee, Geraghty and Taylor that they are potentially automorphic.
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Irreducible symplectic complex spaces
(2012)
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Tim Kirschner
- In Chapter 1 we define period mappings of Hodge-de Rahm type for certain submersive, yet not necessarily locally topologically trivial, morphisms of complex manifolds. Generalizing Griffiths's theory, we interpret the differential of such period mappings as the composition of the Kodaira-Spencer map and a map derived from the sheaf cohomological cup product and the contraction of vector fields with differential forms.
In Chapter 2 of the text, we consider a submersive morphism $f\colon X\to S$ of complex spaces which is compactified by a proper, flat, and Kähler morphism $\bar f\colon \bar X\to S$. Taking into account the codimension of $\bar X\setminus X$ in $\bar X$, we draw conclusions about the degeneration behavior of the relative Frölicher spectral sequence of the morphism $f$ and about the local freeness of the modules $\mathrm{R}^qf_*(\Omega^p_f)$; our results can be viewed as relative generalizations of a theorem of Takeo Ohsawa.
In our final Chapter 3, we employ the upshots of the preceding two chapters in order to deduce a local Torelli theorem for irreducible symplectic complex spaces. As an application of the local Torelli theorem, we prove that irreducible symplectic complex spaces whose codimension of the singular locus does not deceed $4$ satisfy the so-called Fujiki relation.
