@article{MickelssonPaycha2010, author = {Mickelsson, Jouko and Paycha, Sylvie}, title = {The logarithmic residue density of a generalized Laplacian}, series = {Journal of the Australian Mathematical Society}, volume = {90}, journal = {Journal of the Australian Mathematical Society}, number = {1}, publisher = {Cambridge Univ. Press}, address = {Cambridge}, issn = {0263-6115}, doi = {10.1017/S144678871100108X}, pages = {53 -- 80}, year = {2010}, abstract = {We show that the residue density of the logarithm of a generalized Laplacian on a closed manifold definesan invariant polynomial-valued differential form. We express it in terms of a finite sum of residues ofclassical pseudodifferential symbols. In the case of the square of a Dirac operator, these formulas providea pedestrian proof of the Atiyah-Singer formula for a pure Dirac operator in four dimensions and for atwisted Dirac operator on a flat space of any dimension. These correspond to special cases of a moregeneral formula by Scott and Zagier. In our approach, which is of perturbative nature, we use either aCampbell-Hausdorff formula derived by Okikiolu or a noncommutative Taylor-type formula.}, language = {en} } @incollection{Kortenkamp2017, author = {Kortenkamp, Ulrich}, title = {Raum und Form}, series = {Basiswissen Lehrerbildung: Mathematik unterrichten}, booktitle = {Basiswissen Lehrerbildung: Mathematik unterrichten}, editor = {Abshagen, Maike and Barzel, B{\"a}rbel and Kramer, J{\"u}rg and Riecke-Baulecke, Thomas and R{\"o}sken-Winter, Bettina and Selter, Christoph}, publisher = {Kallmeyer}, address = {Seelze}, publisher = {Universit{\"a}t Potsdam}, pages = {99 -- 112}, year = {2017}, language = {de} } @incollection{KiyLuckeSass2015, author = {Kiy, Alexander and Lucke, Ulrike and Sass, K.}, title = {Gewusst was: Mit einer E-Learning-Toolbox die pers{\"o}nliche virtuelle Umgebung gestalten}, series = {DeLFI 2015 - die 13. E-Learning Fachtagung Informatik der Gesellschaft f{\"u}r Informatik e.V. : 1.-4. September 2015 M{\"u}nchen, Deutschland}, booktitle = {DeLFI 2015 - die 13. E-Learning Fachtagung Informatik der Gesellschaft f{\"u}r Informatik e.V. : 1.-4. September 2015 M{\"u}nchen, Deutschland}, number = {247}, editor = {Pongratz, Hans J. and Keil, R.}, publisher = {Gesellschaft f{\"u}r Informatik e.V.}, address = {Bonn}, isbn = {978-3-88579-641-1}, issn = {1617-5468}, publisher = {Universit{\"a}t Potsdam}, pages = {43 -- 55}, year = {2015}, language = {de} } @misc{Dahl2023, type = {Master Thesis}, author = {Dahl, Dorothee Sophie}, title = {Zahlen in den Fingern}, doi = {10.25932/publishup-60762}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-607629}, school = {Universit{\"a}t Potsdam}, pages = {118}, year = {2023}, abstract = {Die Debatte {\"u}ber den Einsatz von digitalen Werkzeugen in der mathematischen Fr{\"u}hf{\"o}rderung ist hoch aktuell. Lernspiele werden konstruiert, mit dem Ziel, mathematisches, informelles Wissen aufzubauen und so einen besseren Schulstart zu erm{\"o}glichen. Doch allein die digitale und spielerische Aufarbeitung f{\"u}hrt nicht zwingend zu einem Lernerfolg. Daher ist es umso wichtiger, die konkrete Implementation der theoretischen Konstrukte und Interaktionsm{\"o}glichkeiten mit den Werkzeugen zu analysieren und passend aufzubereiten. In dieser Masterarbeit wird dazu exemplarisch ein mathematisches Lernspiel namens „Fingu" f{\"u}r den Einsatz im vorschulischen Bereich theoretisch und empirisch im Rahmen der Artifact-Centric Activity Theory (ACAT) untersucht. Dazu werden zun{\"a}chst die theoretischen Hintergr{\"u}nde zum Zahlensinn, Zahlbegriffserwerb, Teil-Ganze-Verst{\"a}ndnis, der Anzahlwahrnehmung und -bestimmung, den Anzahlvergleichen und der Anzahldarstellung mithilfe von Fingern gem{\"a}ß der Embodied Cognition sowie der Verwendung von digitalen Werkzeugen und Multi-Touch-Ger{\"a}ten umfassend beschrieben. Anschließend wird die App Fingu erkl{\"a}rt und dann theoretisch entlang des ACAT-Review-Guides analysiert. Zuletzt wird die selbstst{\"a}ndig durchgef{\"u}hrte Studie mit zehn Vorschulkindern erl{\"a}utert und darauf aufbauend Verbesserungs- und Entwicklungsm{\"o}glichkeiten der App auf wissenschaftlicher Grundlage beigetragen. F{\"u}r Fingu l{\"a}sst sich abschließend festhalten, dass viele Prozesse wie die (Quasi-)Simultanerfassung oder das Z{\"a}hlen gef{\"o}rdert werden k{\"o}nnen, f{\"u}r andere wie das Teil-Ganze-Verst{\"a}ndnis aber noch Anpassungen und/oder die Begleitung durch Erwachsene n{\"o}tig ist.}, language = {de} } @article{Clavier2021, author = {Clavier, Pierre J.}, title = {Borel-{\´E}calle resummation of a two-point function}, series = {Annales Henri Poincar{\´e} : a journal of theoretical and mathematical physics / ed. jointly by the Institut Henri Poincar{\´e} and by the Swiss Physical Society}, volume = {22}, journal = {Annales Henri Poincar{\´e} : a journal of theoretical and mathematical physics / ed. jointly by the Institut Henri Poincar{\´e} and by the Swiss Physical Society}, number = {6}, publisher = {Springer}, address = {Cham}, issn = {1424-0637}, doi = {10.1007/s00023-021-01057-w}, pages = {2103 -- 2136}, year = {2021}, abstract = {We provide an overview of the tools and techniques of resurgence theory used in the Borel-ecalle resummation method, which we then apply to the massless Wess-Zumino model. Starting from already known results on the anomalous dimension of the Wess-Zumino model, we solve its renormalisation group equation for the two-point function in a space of formal series. We show that this solution is 1-Gevrey and that its Borel transform is resurgent. The Schwinger-Dyson equation of the model is then used to prove an asymptotic exponential bound for the Borel transformed two-point function on a star-shaped domain of a suitable ramified complex plane. This proves that the two-point function of the Wess-Zumino model is Borel-ecalle summable.}, language = {en} } @phdthesis{Schanner2022, author = {Schanner, Maximilian Arthus}, title = {Correlation based modeling of the archeomagnetic field}, doi = {10.25932/publishup-55587}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-555875}, school = {Universit{\"a}t Potsdam}, pages = {vii, 146}, year = {2022}, abstract = {The geomagnetic main field is vital for live on Earth, as it shields our habitat against the solar wind and cosmic rays. It is generated by the geodynamo in the Earth's outer core and has a rich dynamic on various timescales. Global models of the field are used to study the interaction of the field and incoming charged particles, but also to infer core dynamics and to feed numerical simulations of the geodynamo. Modern satellite missions, such as the SWARM or the CHAMP mission, support high resolution reconstructions of the global field. From the 19 th century on, a global network of magnetic observatories has been established. It is growing ever since and global models can be constructed from the data it provides. Geomagnetic field models that extend further back in time rely on indirect observations of the field, i.e. thermoremanent records such as burnt clay or volcanic rocks and sediment records from lakes and seas. These indirect records come with (partially very large) uncertainties, introduced by the complex measurement methods and the dating procedure. Focusing on thermoremanent records only, the aim of this thesis is the development of a new modeling strategy for the global geomagnetic field during the Holocene, which takes the uncertainties into account and produces realistic estimates of the reliability of the model. This aim is approached by first considering snapshot models, in order to address the irregular spatial distribution of the records and the non-linear relation of the indirect observations to the field itself. In a Bayesian setting, a modeling algorithm based on Gaussian process regression is developed and applied to binned data. The modeling algorithm is then extended to the temporal domain and expanded to incorporate dating uncertainties. Finally, the algorithm is sequentialized to deal with numerical challenges arising from the size of the Holocene dataset. The central result of this thesis, including all of the aspects mentioned, is a new global geomagnetic field model. It covers the whole Holocene, back until 12000 BCE, and we call it ArchKalmag14k. When considering the uncertainties that are produced together with the model, it is evident that before 6000 BCE the thermoremanent database is not sufficient to support global models. For times more recent, ArchKalmag14k can be used to analyze features of the field under consideration of posterior uncertainties. The algorithm for generating ArchKalmag14k can be applied to different datasets and is provided to the community as an open source python package.}, language = {en} } @masterthesis{Dahl2021, type = {Bachelor Thesis}, author = {Dahl, Dorothee Sophie}, title = {Let's have FUN! Gamification im Mathematikunterricht}, doi = {10.25932/publishup-51593}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-515937}, school = {Universit{\"a}t Potsdam}, pages = {78}, year = {2021}, abstract = {Spiele und spieltypische Elemente wie das Sammeln von Treuepunkten sind aus dem Alltag kaum wegzudenken. Zudem werden sie zunehmend in Unternehmen oder in Lernumgebungen eingesetzt. Allerdings ist die Methode Gamification bisher f{\"u}r den p{\"a}dagogischen Kontext wenig klassifiziert und f{\"u}r Lehrende kaum zug{\"a}nglich gemacht worden. Daher zielt diese Bachelorarbeit darauf ab, eine systematische Strukturierung und Aufarbeitung von Gamification sowie innovative Ans{\"a}tze f{\"u}r die Verwendung spieltypischer Elemente im Unterricht, konkret dem Mathematikunterricht, zu pr{\"a}sentieren. Dies kann eine Grundlage f{\"u}r andere Fachgebiete, aber auch andere Lehrformen bieten und so die Umsetzbarkeit von Gamification in eigenen Lehrveranstaltungen aufzeigen. In der Arbeit wird begr{\"u}ndet, weshalb und mithilfe welcher Elemente Gamification die Motivation und Leistungsbereitschaft der Lernenden langfristig erh{\"o}hen, die Sozial- und Personalkompetenzen f{\"o}rdern sowie die Lernenden zu mehr Aktivit{\"a}t anregen kann. Zudem wird Gamification explizit mit grundlegenden mathematikdidaktischen Prinzipien in Verbindung gesetzt und somit die Relevanz f{\"u}r den Mathematikunterricht hervorgehoben. Anschließend werden die einzelnen Elemente von Gamification wie Punkte, Level, Abzeichen, Charaktere und Rahmengeschichte entlang einer eigens f{\"u}r den p{\"a}dagogischen Kontext entwickelten Klassifikation „FUN" (Feedback - User specific elements - Neutral elements) schematisch beschrieben, ihre Funktionen und Wirkung dargestellt sowie Einsatzm{\"o}glichkeiten im Unterricht aufgezeigt. Dies beinhaltet Ideen zu lernf{\"o}rderlichem Feedback, Differenzierungsm{\"o}glichkeiten und Unterrichtsrahmengestaltung, die in Lehrveranstaltungen aller Art umsetzbar sein k{\"o}nnen. Die Bachelorarbeit umfasst zudem ein spezifisches Beispiel, einen Unterrichtsentwurf einer gamifizierten Mathematikstunde inklusive des zugeh{\"o}rigen Arbeitsmaterials, anhand dessen die Verwendung von Gamification deutlich wird. Gamification offeriert oftmals Vorteile gegen{\"u}ber dem traditionellen Unterricht, muss jedoch wie jede Methode an den Inhalt und die Zielgruppe angepasst werden. Weiterf{\"u}hrende Forschung k{\"o}nnte sich mit konkreten motivationalen Strukturen, personenspezifischen Unterschieden sowie mit mathematischen Inhalten wie dem Probleml{\"o}sen oder dem Wechsel zwischen verschiedenen Darstellungen hinsichtlich gamifizierter Lehrformen besch{\"a}ftigen.}, language = {de} } @misc{Fabian2020, type = {Master Thesis}, author = {Fabian, Melina}, title = {Grundvorstellungen bei Zahlbereichserweiterungen}, doi = {10.25932/publishup-56593}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-565930}, school = {Universit{\"a}t Potsdam}, pages = {95}, year = {2020}, abstract = {Die Erweiterung des nat{\"u}rlichen Zahlbereichs um die positiven Bruchzahlen und die negativen ganzen Zahlen geht f{\"u}r Sch{\"u}lerinnen und Sch{\"u}ler mit großen gedanklichen H{\"u}rden und einem Umbruch bis dahin aufgebauter Grundvorstellungen einher. Diese Masterarbeit tr{\"a}gt wesentliche Ver{\"a}nderungen auf der Vorstellungs- und Darstellungsebene f{\"u}r beide Zahlbereiche zusammen und setzt sich mit den kognitiven Herausforderungen f{\"u}r Lernende auseinander. Auf der Grundlage einer Diskussion traditioneller sowie alternativer Lehrg{\"a}nge der Zahlbereichserweiterung wird eine Unterrichtskonzeption f{\"u}r den Mathematikunterricht entwickelt, die eine parallele Einf{\"u}hrung der Bruchzahlen und der negativen Zahlen vorschl{\"a}gt. Die Empfehlungen der Unterrichtkonzeption erstrecken sich {\"u}ber den Zeitraum von der ersten bis zur siebten Klassenstufe, was der behutsamen Weiterentwicklung und Modifikation des Zahlbegriffs viel Zeit einr{\"a}umt, und enthalten auch didaktische {\"U}berlegungen sowie konkrete Hinweise zu m{\"o}glichen Aufgabenformaten.}, language = {de} } @book{OPUS4-41720, title = {Mathematik mit digitalen Medien - konkret}, series = {Lernen, Lehren und Forschen mit digitalen Medien in der Primarstufe ; 4}, journal = {Lernen, Lehren und Forschen mit digitalen Medien in der Primarstufe ; 4}, editor = {Ladel, Silke and Kortenkamp, Ulrich and Etzold, Heiko}, publisher = {WTM-Verlag}, address = {M{\"u}nster}, isbn = {978-3-95987-078-8}, publisher = {Universit{\"a}t Potsdam}, year = {2018}, abstract = {Neue Medien" war {\"u}ber viele Jahre hinweg das Codewort f{\"u}r Computer, die den Einzug in den Schulunterricht schaffen sollten - wenn es nach den Bef{\"u}rwortern ging. Die Widerst{\"a}nde, gerade in der Grundschule, waren groß und vielf{\"a}ltig. Es ist verst{\"a}ndlich, dass kurz nach der spielerischen Heranf{\"u}hrung an Bildung im Kindergarten, in einer Zeit, in der die Sch{\"u}lerinnen und Sch{\"u}ler auch das soziale Miteinander ein{\"u}ben m{\"u}ssen und auch fein- und grobmotorische F{\"a}higkeiten erwerben sollen, das vereinzelnde Sitzen vor einem Bildschirm nicht zu den obersten Priorit{\"a}ten geh{\"o}rt - und auch unserer Meinung nach nicht geh{\"o}ren sollte. In den letzten Jahren hat sich der Begriff der neuen Medien aber ver{\"a}ndert, und das, was bisher damit verbunden wurde, ist mit der „Digitalisierung" nicht nur des Schulunterrichts, sondern des ganzen Lebens, zu einem Dreh- und Angelpunkt der Bildung geworden. Statt klobigen Computern mit Bildschirmen, die das Miteinander schon {\"u}ber die Ausstattung der Computerr{\"a}ume in die falsche Bahn lenken, haben mobile Ger{\"a}te in der Hand der Sch{\"u}lerinnen und Sch{\"u}ler {\"u}bernommen. Diese k{\"o}nnen nun gemeinsam an einem Ger{\"a}t arbeiten, sie k{\"o}nnen direkt mit den Bildschirminhalten interagieren, sie k{\"o}nnen die Kameras, Mikrophone und Sensoren nutzen, um authentische Daten zu erfassen und zu verarbeiten, sie k{\"o}nnen auch außerhalb des Klassenraums oder der Schule damit arbeiten und haben inzwischen fast jederzeit das ganze Wissen des Internets mit dabei. Schwerpunkt dieses Bandes ist daher der Umgang mit Tablets und den darauf laufenden „Apps" im Mathematikunterricht. In f{\"u}nf Beitr{\"a}gen werden konkrete Unterrichtsvorschl{\"a}ge gemacht, die als Blaupausen f{\"u}r App-gest{\"u}tzten Unterricht dienen k{\"o}nnen. Erg{\"a}nzt wird dieser Band durch einen allgemeinen Leitfaden zur Beurteilung von Apps f{\"u}r den Mathematikunterricht samt Beispielen.}, language = {de} } @phdthesis{Hannes2022, author = {Hannes, Sebastian}, title = {Boundary Value Problems for the Lorentzian Dirac Operator}, doi = {10.25932/publishup-54839}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-548391}, school = {Universit{\"a}t Potsdam}, pages = {67}, year = {2022}, abstract = {The index theorem for elliptic operators on a closed Riemannian manifold by Atiyah and Singer has many applications in analysis, geometry and topology, but it is not suitable for a generalization to a Lorentzian setting. In the case where a boundary is present Atiyah, Patodi and Singer provide an index theorem for compact Riemannian manifolds by introducing non-local boundary conditions obtained via the spectral decomposition of an induced boundary operator, so called APS boundary conditions. B{\"a}r and Strohmaier prove a Lorentzian version of this index theorem for the Dirac operator on a manifold with boundary by utilizing results from APS and the characterization of the spectral flow by Phillips. In their case the Lorentzian manifold is assumed to be globally hyperbolic and spatially compact, and the induced boundary operator is given by the Riemannian Dirac operator on a spacelike Cauchy hypersurface. Their results show that imposing APS boundary conditions for these boundary operator will yield a Fredholm operator with a smooth kernel and its index can be calculated by a formula similar to the Riemannian case. Back in the Riemannian setting, B{\"a}r and Ballmann provide an analysis of the most general kind of boundary conditions that can be imposed on a first order elliptic differential operator that will still yield regularity for solutions as well as Fredholm property for the resulting operator. These boundary conditions can be thought of as deformations to the graph of a suitable operator mapping APS boundary conditions to their orthogonal complement. This thesis aims at applying the boundary conditions found by B{\"a}r and Ballmann to a Lorentzian setting to understand more general types of boundary conditions for the Dirac operator, conserving Fredholm property as well as providing regularity results and relative index formulas for the resulting operators. As it turns out, there are some differences in applying these graph-type boundary conditions to the Lorentzian Dirac operator when compared to the Riemannian setting. It will be shown that in contrast to the Riemannian case, going from a Fredholm boundary condition to its orthogonal complement works out fine in the Lorentzian setting. On the other hand, in order to deduce Fredholm property and regularity of solutions for graph-type boundary conditions, additional assumptions for the deformation maps need to be made. The thesis is organized as follows. In chapter 1 basic facts about Lorentzian and Riemannian spin manifolds, their spinor bundles and the Dirac operator are listed. These will serve as a foundation to define the setting and prove the results of later chapters. Chapter 2 defines the general notion of boundary conditions for the Dirac operator used in this thesis and introduces the APS boundary conditions as well as their graph type deformations. Also the role of the wave evolution operator in finding Fredholm boundary conditions is analyzed and these boundary conditions are connected to notion of Fredholm pairs in a given Hilbert space. Chapter 3 focuses on the principal symbol calculation of the wave evolution operator and the results are used to proof Fredholm property as well as regularity of solutions for suitable graph-type boundary conditions. Also sufficient conditions are derived for (pseudo-)local boundary conditions imposed on the Dirac operator to yield a Fredholm operator with a smooth solution space. In the last chapter 4, a few examples of boundary conditions are calculated applying the results of previous chapters. Restricting to special geometries and/or boundary conditions, results can be obtained that are not covered by the more general statements, and it is shown that so-called transmission conditions behave very differently than in the Riemannian setting.}, language = {en} } @masterthesis{Engelhardt2021, type = {Bachelor Thesis}, author = {Engelhardt, Max Angel Ronan}, title = {Zwischen Simulation und Beweis - eine mathematische Analyse des Bienaym{\´e}-Galton-Watson-Prozesses und sein Einsatz innerhalb des Mathematikunterrichts}, doi = {10.25932/publishup-52447}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-524474}, school = {Universit{\"a}t Potsdam}, pages = {117}, year = {2021}, abstract = {Die Bienaym{\´e}-Galton-Watson Prozesse k{\"o}nnen f{\"u}r die Untersuchung von speziellen und sich entwickelnden Populationen verwendet werden. Die Populationen umfassen Individuen, welche sich identisch, zuf{\"a}llig, selbstst{\"a}ndig und unabh{\"a}ngig voneinander fortpflanzen und die jeweils nur eine Generation existieren. Die n-te Generation ergibt sich als zuf{\"a}llige Summe der Individuen der (n-1)-ten Generation. Die Relevanz dieser Prozesse begr{\"u}ndet sich innerhalb der Historie und der inner- und außermathematischen Bedeutung. Die Geschichte der Bienaym{\´e}-Galton-Watson-Prozesse wird anhand der Entwicklung des Konzeptes bis heute dargestellt. Dabei werden die Wissenschaftler:innen verschiedener Disziplinen angef{\"u}hrt, die Erkenntnisse zu dem Themengebiet beigetragen und das Konzept in ihren Fachbereichen angef{\"u}hrt haben. Somit ergibt sich die außermathematische Signifikanz. Des Weiteren erh{\"a}lt man die innermathematische Bedeutsamkeit mittels des Konzeptes der Verzweigungsprozesse, welches auf die Bienaym{\´e}-Galton-Watson Prozesse zur{\"u}ckzuf{\"u}hren ist. Die Verzweigungsprozesse stellen eines der aussagekr{\"a}ftigsten Modelle f{\"u}r die Beschreibung des Populationswachstums dar. Dar{\"u}ber hinaus besteht die derzeitige Wichtigkeit durch die Anwendungsm{\"o}glichkeit der Verzweigungsprozesse und der Bienaym{\´e}-Galton-Watson Prozesse innerhalb der Epidemiologie. Es werden die Ebola- und die Corona-Pandemie als Anwendungsfelder angef{\"u}hrt. Die Prozesse dienen als Entscheidungsst{\"u}tze f{\"u}r die Politik und erm{\"o}glichen Aussagen {\"u}ber die Auswirkungen von Maßnahmen bez{\"u}glich der Pandemien. Neben den Prozessen werden ebenfalls der bedingte Erwartungswert bez{\"u}glich diskreter Zufallsvariablen, die wahrscheinlichkeitserzeugende Funktion und die zuf{\"a}llige Summe eingef{\"u}hrt. Die Konzepte vereinfachen die Beschreibung der Prozesse und bilden somit die Grundlage der Betrachtungen. Außerdem werden die ben{\"o}tigten und weiterf{\"u}hrenden Eigenschaften der grundlegenden Themengebiete und der Prozesse aufgef{\"u}hrt und bewiesen. Das Kapitel erreicht seinen H{\"o}hepunkt bei dem Beweis des Kritikalit{\"a}tstheorems, wodurch eine Aussage {\"u}ber das Aussterben des Prozesses in verschiedenen F{\"a}llen und somit {\"u}ber die Aussterbewahrscheinlichkeit get{\"a}tigt werden kann. Die F{\"a}lle werden anhand der zu erwartenden Anzahl an Nachkommen eines Individuums unterschieden. Es zeigt sich, dass ein Prozess bei einer zu erwartenden Anzahl kleiner gleich Eins mit Sicherheit ausstirbt und bei einer Anzahl gr{\"o}ßer als Eins, die Population nicht in jedem Fall aussterben muss. Danach werden einzelne Beispiele, wie der linear fractional case, die Population von Fibroblasten (Bindegewebszellen) von M{\"a}usen und die Entstehungsfragestellung der Prozesse, angef{\"u}hrt. Diese werden mithilfe der erlangten Ergebnisse untersucht und einige ausgew{\"a}hlte zuf{\"a}llige Dynamiken werden im nachfolgenden Kapitel simuliert. Die Simulationen erfolgen durch ein in Python erstelltes Programm und werden mithilfe der Inversionsmethode realisiert. Die Simulationen stellen beispielhaft die Entwicklungen in den verschiedenen Kritikalit{\"a}tsf{\"a}llen der Prozesse dar. Zudem werden die H{\"a}ufigkeiten der einzelnen Populationsgr{\"o}ßen in Form von Histogrammen angebracht. Dabei l{\"a}sst sich der Unterschied zwischen den einzelnen F{\"a}llen best{\"a}tigen und es wird die Anwendungsm{\"o}glichkeit der Bienaym{\´e}-Galton-Watson Prozesse bei komplexeren Problemen deutlich. Histogramme bekr{\"a}ftigen, dass die einzelnen Populationsgr{\"o}ßen nur endlich oft vorkommen. Diese Aussage wurde von Galton aufgeworfen und in der Extinktions-Explosions-Dichotomie verwendet. Die dargestellten Erkenntnisse {\"u}ber das Themengebiet und die Betrachtung des Konzeptes werden mit einer didaktischen Analyse abgeschlossen. Die Untersuchung beinhaltet die Ber{\"u}cksichtigung der Fundamentalen Ideen, der Fundamentalen Ideen der Stochastik und der Leitidee „Daten und Zufall". Dabei ergibt sich, dass in Abh{\"a}ngigkeit der gew{\"a}hlten Perspektive die Anwendung der Bienaym{\´e}-Galton-Watson Prozesse innerhalb der Schule plausibel ist und von Vorteil f{\"u}r die Sch{\"u}ler:innen sein kann. F{\"u}r die Behandlung wird exemplarisch der Rahmenlehrplan f{\"u}r Berlin und Brandenburg analysiert und mit dem Kernlehrplan Nordrhein-Westfalens verglichen. Die Konzeption des Lehrplans aus Berlin und Brandenburg l{\"a}sst nicht den Schluss zu, dass die Bienaym{\´e}-Galton-Watson Prozesse angewendet werden sollten. Es l{\"a}sst sich feststellen, dass die zugrunde liegende Leitidee nicht vollumf{\"a}nglich mit manchen Fundamentalen Ideen der Stochastik vereinbar ist. Somit w{\"u}rde eine Modifikation hinsichtlich einer st{\"a}rkeren Orientierung des Lehrplans an den Fundamentalen Ideen die Anwendung der Prozesse erm{\"o}glichen. Die Aussage wird durch die Betrachtung und {\"U}bertragung eines nordrhein-westf{\"a}lischen Unterrichtsentwurfes f{\"u}r stochastische Prozesse auf die Bienaym{\´e}-Galton-Watson Prozesse unterst{\"u}tzt. Dar{\"u}ber hinaus werden eine Concept Map und ein Vernetzungspentagraph nach von der Bank konzipiert um diesen Aspekt hervorzuheben.}, language = {de} } @misc{Piaskowski2021, type = {Master Thesis}, author = {Piaskowski, Birgit}, title = {Denkh{\"u}rden in den rationalen Zahlen}, doi = {10.25932/publishup-53277}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-532777}, school = {Universit{\"a}t Potsdam}, pages = {V, 141}, year = {2021}, abstract = {Das Professionswissen von Lehrkr{\"a}ften geh{\"o}rt zu den bedeutendsten Stellschrauben der Bildung an den Schulen. Seine Kernbereiche sind fachwissenschaftliches Wissen und fachdidaktisches Wissen, welche haupts{\"a}chlich in der universit{\"a}ren Ausbildung erworben werden. Die vorliegende Arbeit verfolgt das Ziel, einen Beitrag zur stetigen Verbesserung und Sicherung der Qualit{\"a}t der Lehrerausbildung an der Universit{\"a}t Potsdam zu leisten, und stellt die Frage: {\"U}ber welches fachwissenschaftliche und fachdidaktische Wissen verf{\"u}gen die Lehramtsstudierenden im Fach Mathematik nach Besuch der Lehrveranstaltung Arithmetik und ihre Didaktik I und II? Untersucht wurde exemplarisch das Wissen der Lehramtsstudierenden im Bereich der rationalen Zahlen mit dem Fokus auf dem Verst{\"a}ndnis der Dichte von Bruchzahlen. Die Dichte stellt eines der am schwierigsten zu erwerbenden Konzepte im Bruchzahlerwerb dar und fordert ein konzeptionelles Umdenken sowie die Reorganisation bereits erworbener Vorstellungen. Um die Forschungsfrage zu beantworten, wurden in einer qualitativen Studie 112 Lehramtsstudierende hinsichtlich ihres Wissens zu dem Thema Dichte von rationalen Zahlen schriftlich getestet. Um Denkprozesse der Studierenden zu verstehen und Denkh{\"u}rden zu identifizieren, wurden zus{\"a}tzlich qualitative Interviews in Form von Gruppendiskussionen gef{\"u}hrt. Die Daten wurden mithilfe der Qualitativen Inhaltsanalyse computergest{\"u}tzt ausgewertet. Es zeigte sich eine große Bandbreite verschiedener Wissensbest{\"a}nde. Die Ergebnisse im fachdidaktischen Wissen blieben hinter den Ergebnissen im fachwissenschaftlichen Wissen zur{\"u}ck. Am schwierigsten fiel den Studierenden die Gegen{\"u}berstellung von wesentlichen Eigenschaften der rationalen und nat{\"u}rlichen Zahlen auf der metakognitiven Ebene. Neben positiven Ergebnissen, welche f{\"u}r die Effektivit{\"a}t der Konzeption der Lehrveranstaltung sprechen, zeigten sich diverse Denkh{\"u}rden. Defizite im Fachwissen wie ein mangelndes Verst{\"a}ndnis von {\"a}quivalenten Br{\"u}chen oder Fehler im Erweitern von Br{\"u}chen enth{\"u}llen unzul{\"a}nglich ausgebildete Grundvorstellungen im Bereich der rationalen Zahlen seitens der Studierenden. Schwierigkeiten in den fachdidaktischen Aufgaben wie die Formulierung einer kindgerechten Erkl{\"a}rung oder die anschauliche Darstellung des mathematischen Inhalts auf bildlicher Ebene lassen sich urs{\"a}chlich auf die Defizite im Fachwissen zur{\"u}ckf{\"u}hren. Zus{\"a}tzlich stellten sich Einschr{\"a}nkungen seitens der Studierenden in der Motivation und Relevanzzuschreibung heraus. Die Ergebnisse f{\"u}hren zu gezielten {\"A}nderungsvorschl{\"a}gen bez{\"u}glich der Konzeption der Lehrveranstaltung. Es wird empfohlen, verschiedene Lernangebote wie Hausaufgaben und w{\"o}chentliche Selbsttests zur individuellen Lernzielkontrolle f{\"u}r alle Teilnehmenden der Lehrveranstaltung verpflichtend zu gestalten und motivationale Aspekte verst{\"a}rkt aufzugreifen. Zus{\"a}tzlich wird der Ausbau von konkreten {\"U}bungen auf der enaktiven Ebene empfohlen, um den Aufbau von notwendigen Grundvorstellungen im Bereich der rationalen Zahlen zu f{\"o}rdern und somit Denkh{\"u}rden gezielt zu begegnen.}, language = {de} } @article{GueneysuKeller2020, author = {G{\"u}neysu, Batu and Keller, Matthias}, title = {Feynman path integrals for magnetic Schr{\"o}dinger operators on infinite weighted graphs}, series = {Journal d'analyse math{\´e}matique}, volume = {141}, journal = {Journal d'analyse math{\´e}matique}, number = {2}, publisher = {The Magnes Press, the Hebrew Univ.}, address = {Jerusalem}, issn = {0021-7670}, doi = {10.1007/s11854-020-0110-y}, pages = {751 -- 770}, year = {2020}, abstract = {We prove a Feynman path integral formula for the unitary group exp(-itL(nu,theta)), t >= 0, associated with a discrete magnetic Schrodinger operator L-nu,L-theta on a large class of weighted infinite graphs. As a consequence, we get a new Kato-Simon estimate vertical bar exp(- itL(nu,theta))(x,y)vertical bar <= exp( -tL(-deg,0))(x,y), which controls the unitary group uniformly in the potentials in terms of a Schrodinger semigroup, where the potential deg is the weighted degree function of the graph.}, language = {en} } @article{HermannHumbert2020, author = {Hermann, Andreas and Humbert, Emmanuel}, title = {Mass functions of a compact manifold}, series = {Journal of geometry and physics : JGP}, volume = {154}, journal = {Journal of geometry and physics : JGP}, publisher = {Elsevier}, address = {Amsterdam [u.a.]}, issn = {0393-0440}, doi = {10.1016/j.geomphys.2020.103650}, pages = {14}, year = {2020}, abstract = {Let M be a compact manifold of dimension n. In this paper, we introduce the Mass Function a >= 0 bar right arrow X-+(M)(a) (resp. a >= 0 bar right arrow X--(M)(a)) which is defined as the supremum (resp. infimum) of the masses of all metrics on M whose Yamabe constant is larger than a and which are flat on a ball of radius 1 and centered at a point p is an element of M. Here, the mass of a metric flat around p is the constant term in the expansion of the Green function of the conformal Laplacian at p. We show that these functions are well defined and have many properties which allow to obtain applications to the Yamabe invariant (i.e. the supremum of Yamabe constants over the set of all metrics on M).}, language = {en} } @phdthesis{Gehring2023, author = {Gehring, Penelope}, title = {Non-local boundary conditions for the spin Dirac operator on spacetimes with timelike boundary}, doi = {10.25932/publishup-57775}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-577755}, school = {Universit{\"a}t Potsdam}, pages = {100}, year = {2023}, abstract = {Non-local boundary conditions - for example the Atiyah-Patodi-Singer (APS) conditions - for Dirac operators on Riemannian manifolds are rather well-understood, while not much is known for such operators on Lorentzian manifolds. Recently, B{\"a}r and Strohmaier [15] and Drago, Große, and Murro [27] introduced APS-like conditions for the spin Dirac operator on Lorentzian manifolds with spacelike and timelike boundary, respectively. While B{\"a}r and Strohmaier [15] showed the Fredholmness of the Dirac operator with these boundary conditions, Drago, Große, and Murro [27] proved the well-posedness of the corresponding initial boundary value problem under certain geometric assumptions. In this thesis, we will follow the footsteps of the latter authors and discuss whether the APS-like conditions for Dirac operators on Lorentzian manifolds with timelike boundary can be replaced by more general conditions such that the associated initial boundary value problems are still wellposed. We consider boundary conditions that are local in time and non-local in the spatial directions. More precisely, we use the spacetime foliation arising from the Cauchy temporal function and split the Dirac operator along this foliation. This gives rise to a family of elliptic operators each acting on spinors of the spin bundle over the corresponding timeslice. The theory of elliptic operators then ensures that we can find families of non-local boundary conditions with respect to this family of operators. Proceeding, we use such a family of boundary conditions to define a Lorentzian boundary condition on the whole timelike boundary. By analyzing the properties of the Lorentzian boundary conditions, we then find sufficient conditions on the family of non-local boundary conditions that lead to the well-posedness of the corresponding Cauchy problems. The well-posedness itself will then be proven by using classical tools including energy estimates and approximation by solutions of the regularized problems. Moreover, we use this theory to construct explicit boundary conditions for the Lorentzian Dirac operator. More precisely, we will discuss two examples of boundary conditions - the analogue of the Atiyah-Patodi-Singer and the chirality conditions, respectively, in our setting. For doing this, we will have a closer look at the theory of non-local boundary conditions for elliptic operators and analyze the requirements on the family of non-local boundary conditions for these specific examples.}, language = {en} } @article{MauerbergerSchannerKorteetal.2020, author = {Mauerberger, Stefan and Schanner, Maximilian Arthus and Korte, Monika and Holschneider, Matthias}, title = {Correlation based snapshot models of the archeomagnetic field}, series = {Geophysical journal international}, volume = {223}, journal = {Geophysical journal international}, number = {1}, publisher = {Oxford Univ. Press}, address = {Oxford}, issn = {0956-540X}, doi = {10.1093/gji/ggaa336}, pages = {648 -- 665}, year = {2020}, abstract = {For the time stationary global geomagnetic field, a new modelling concept is presented. A Bayesian non-parametric approach provides realistic location dependent uncertainty estimates. Modelling related variabilities are dealt with systematically by making little subjective apriori assumptions. Rather than parametrizing the model by Gauss coefficients, a functional analytic approach is applied. The geomagnetic potential is assumed a Gaussian process to describe a distribution over functions. Apriori correlations are given by an explicit kernel function with non-informative dipole contribution. A refined modelling strategy is proposed that accommodates non-linearities of archeomagnetic observables: First, a rough field estimate is obtained considering only sites that provide full field vector records. Subsequently, this estimate supports the linearization that incorporates the remaining incomplete records. The comparison of results for the archeomagnetic field over the past 1000 yr is in general agreement with previous models while improved model uncertainty estimates are provided.}, language = {en} } @article{RoosOtoba2021, author = {Roos, Saskia and Otoba, Nobuhiko}, title = {Scalar curvature and the multiconformal class of a direct product Riemannian manifold}, series = {Geometriae dedicata}, volume = {214}, journal = {Geometriae dedicata}, number = {1}, publisher = {Springer}, address = {Dordrecht}, issn = {0046-5755}, doi = {10.1007/s10711-021-00636-9}, pages = {801 -- 829}, year = {2021}, abstract = {For a closed, connected direct product Riemannian manifold (M, g) = (M-1, g(1)) x ... x (M-l, g(l)), we define its multiconformal class [[g]] as the totality {integral(2)(1)g(1) circle plus center dot center dot center dot integral(2)(l)g(l)} of all Riemannian metrics obtained from multiplying the metric gi of each factor Mi by a positive function fi on the total space M. A multiconformal class [[ g]] contains not only all warped product type deformations of g but also the whole conformal class [(g) over tilde] of every (g) over tilde is an element of[[ g]]. In this article, we prove that [[g]] contains a metric of positive scalar curvature if and only if the conformal class of some factor (Mi, gi) does, under the technical assumption dim M-i = 2. We also show that, even in the case where every factor (M-i, g(i)) has positive scalar curvature, [[g]] contains a metric of scalar curvature constantly equal to -1 and with arbitrarily large volume, provided l = 2 and dim M = 3.}, language = {en} } @phdthesis{Goebel2019, author = {G{\"o}bel, Franziska}, title = {Contributions to multiscale statistical analysis on random geometric graphs}, school = {Universit{\"a}t Potsdam}, pages = {127}, year = {2019}, language = {en} } @article{BeckusBellissardDeNittis2020, author = {Beckus, Siegfried and Bellissard, Jean and De Nittis, Giuseppe}, title = {Spectral continuity for aperiodic quantum systems}, series = {Journal of mathematical physics}, volume = {61}, journal = {Journal of mathematical physics}, number = {12}, publisher = {American Institute of Physics}, address = {Melville, NY}, issn = {0022-2488}, doi = {10.1063/5.0011488}, pages = {19}, year = {2020}, abstract = {This work provides a necessary and sufficient condition for a symbolic dynamical system to admit a sequence of periodic approximations in the Hausdorff topology. The key result proved and applied here uses graphs that are called De Bruijn graphs, Rauzy graphs, or Anderson-Putnam complex, depending on the community. Combining this with a previous result, the present work justifies rigorously the accuracy and reliability of algorithmic methods used to compute numerically the spectra of a large class of self-adjoint operators. The so-called Hamiltonians describe the effective dynamic of a quantum particle in aperiodic media. No restrictions on the structure of these operators other than general regularity assumptions are imposed. In particular, nearest-neighbor correlation is not necessary. Examples for the Fibonacci and the Golay-Rudin-Shapiro sequences are explicitly provided illustrating this discussion. While the first sequence has been thoroughly studied by physicists and mathematicians alike, a shroud of mystery still surrounds the latter when it comes to spectral properties. In light of this, the present paper gives a new result here that might help uncovering a solution.}, language = {en} } @article{KolbeEvans2020, author = {Kolbe, Benedikt Maximilian and Evans, Myfanwy E.}, title = {Isotopic tiling theory for hyperbolic surfaces}, series = {Geometriae dedicata}, volume = {212}, journal = {Geometriae dedicata}, number = {1}, publisher = {Springer}, address = {Dordrecht}, issn = {0046-5755}, doi = {10.1007/s10711-020-00554-2}, pages = {177 -- 204}, year = {2020}, abstract = {In this paper, we develop the mathematical tools needed to explore isotopy classes of tilings on hyperbolic surfaces of finite genus, possibly nonorientable, with boundary, and punctured. More specifically, we generalize results on Delaney-Dress combinatorial tiling theory using an extension of mapping class groups to orbifolds, in turn using this to study tilings of covering spaces of orbifolds. Moreover, we study finite subgroups of these mapping class groups. Our results can be used to extend the Delaney-Dress combinatorial encoding of a tiling to yield a finite symbol encoding the complexity of an isotopy class of tilings. The results of this paper provide the basis for a complete and unambiguous enumeration of isotopically distinct tilings of hyperbolic surfaces.}, language = {en} }