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Preprint
A free boundary approach to the Rosensweig instability of ferrofluids
(2017-04-18)
We establish the existence of saddle points for a free boundary problem describing the two-dimensional free surface of a ferrofluid which undergoes normal field instability (also known as Rosensweig instability). The starting point consists in the ferro-hydrostatic equations for the magnetic potentials in the ferrofluid and air, and the function describing their interface. The former constitute the strong form for the Euler-Lagrange equations of a convex-concave functional. We extend this functional in order to ...
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On the existence of symmetric minimizers
(2018-01-23)
In this note we revisit a less known symmetrization method for functions with respect to a topological group, which we call G-averaging. We note that, although quite non-technical in nature, this method yields G-invariant minimizers of functionals satisfying some relaxed convexity properties. We give an abstract theorem and show how it can be applied to the p-Laplace and polyharmonic Poisson problem in order to construct symmetric solutions. We also pose some open problems and explore further possibilities where the ...
Dissertation
Computing Quot Schemes
(2017-02-27)
The main goal of this thesis is to develop computational methods which allow effective computations on Hilbert and Quot schemes. At first we introduce marked bases over modules. They may be considered as a form of Gröbner basis which do not depend on a term order. Instead, one chooses for each generator some term as head module term such that the head module terms generate a prescribed monomial module. We show that the involutive normal form algorithm with respect to Pommaret division will terminate if the prescribed ...
Dissertation
Uniformisierbarkeit in Familien von abelschen t-Moduln höheren Ranges
(2011-11-09)
Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Frage, wie sich in einer Familie von abelschen t-Moduln die Teilfamilie der uniformisierbaren t-Moduln beschreiben lässt. Abelsche t-Moduln sind höherdimensionale Verallgemeinerungen von Drinfeld-Moduln über algebraischen Funktionenkörpern. Bekanntermaßen lassen sich Drinfeld-Moduln in allgemeiner Charakteristik durch analytische Tori parametrisieren. Diese Tatsache überträgt sich allerdings nur auf manche t-Moduln, die man als uniformisierbar bezeichnet.
Die Situation hat eine ...
Dissertation
Eigenschaften chromatischer Polynome
(2015-11-02)
Die Berechnung des 1912 von Birkhoff eingeführten chromatischen Polynoms eines Graphen stellt bekanntlich ein NP-vollständiges Problem dar. Dieses gilt somit erst recht für die Verallgemeinerung des chromatischen Polynoms zum bivariaten chromatischen Polynom nach Dohmen, Pönitz und Tittmann aus dem Jahre 2003. Eine von Averbouch, Godlin und Makowsky 2008 vorgestellte Rekursionsformel verursacht durch wiederholte Anwendung im Allgemeinen einen exponentiellen Rechenaufwand. Daher war das Ziel der vorliegenden Dissertation, ...
Dissertation
Identifikation spezieller Funktionen, die durch Rodriguesformeln gegeben sind
(2016-03-03)
Es ist allgemein bekannt, dass sich zwei gegebene Systeme spezieller Funktionen durch Angabe einer Rekursionsgleichung und entsprechend vieler Anfangswerte identifizieren lassen, denn computeralgebraisch betrachtet hat man damit eine Normalform vorliegen. Daher hat sich die interessante Forschungsfrage ergeben, Funktionensysteme zu identifizieren, die über ihre Rodriguesformel gegeben sind.
Zieht man den in den 1990er Jahren gefundenen Zeilberger-Algorithmus für holonome Funktionenfamilien hinzu, kann die Rodriguesformel ...
Buch
Didactics of Mathematics in Higher Education as a Scientific Discipline
(2017-03-15)
Mathematics education at the tertiary level is a practical concern in many institutions of higher education, and efforts are being made world-wide to improve its quality. A growing number of mathematicians and mathematics educators see the need for doing research and thoughtful development work in mathematics education not only at school level, but also at tertiary level. To give momentum to the establishment of a scientific community of mathematicians and mathematics educators whose concern is the theoretical ...
Dissertation
Variationelle Zeitdiskretisierungen höherer Ordnung der Konvektions-Diffusions-Reaktions-Gleichungen in zeitabhängigen Gebieten
(2016-08-11)
Wir betrachten zeitabhängige Konvektions-Diffusions-Reaktions-Gleichungen in zeitabhängigen Gebieten, wobei die Bewegung des Gebietsrandes bekannt ist. Die zeitliche Entwicklung des Gebietes wird durch die ALE-Formulierung behandelt, die die Nachteile der klassischen Euler-und Lagrange-Betrachtungsweisen behebt. Die Position des Randes und seine Geschwindigkeit werden dabei so in das Gebietsinnere fortgesetzt, dass starke Gitterdeformationen verhindert werden. Als Zeitdiskretisierungen höherer Ordnung werden stetige ...
Dissertation
A High Order Finite Volume Scheme for the 2D Shallow Water Equations Including Topography
(2012-08-17)
Inhalt dieser Arbeit ist ein Verfahren zur numerischen Lösung der zweidimensionalen Flachwassergleichung, welche das Fließverhalten von Gewässern, deren Oberflächenausdehnung wesentlich größer als deren Tiefe ist, modelliert.
Diese Gleichung beschreibt die gravitationsbedingte zeitliche Änderung eines gegebenen Anfangszustandes bei Gewässern mit freier Oberfläche. Diese Klasse beinhaltet Probleme wie das Verhalten von Wellen an flachen Stränden oder die Bewegung einer Flutwelle in einem Fluss. Diese Beispiele zeigen ...
Dissertation
Elimination in Operator Algebras
(2014-08-08)
A large class of special functions are solutions of systems of linear difference and differential equations with polynomial coefficients. For a given function, these equations considered as operator polynomials generate a left ideal in a noncommutative algebra called Ore algebra. This ideal with finitely many conditions characterizes the function uniquely so that Gröbner basis techniques can be applied.
Many problems related to special functions which can be described by such ideals can be solved by performing ...