TY - JOUR A1 - Güneysu, Batu A1 - Keller, Matthias T1 - Feynman path integrals for magnetic Schrödinger operators on infinite weighted graphs JF - Journal d'analyse mathématique N2 - 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. Y1 - 2020 U6 - https://doi.org/10.1007/s11854-020-0110-y SN - 0021-7670 SN - 1565-8538 VL - 141 IS - 2 SP - 751 EP - 770 PB - The Magnes Press, the Hebrew Univ. CY - Jerusalem ER - TY - JOUR A1 - Hermann, Andreas A1 - Humbert, Emmanuel T1 - Mass functions of a compact manifold JF - Journal of geometry and physics : JGP N2 - 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). KW - Yamabe operator KW - Yamabe invariant KW - surgery KW - positive mass theorem Y1 - 2020 U6 - https://doi.org/10.1016/j.geomphys.2020.103650 SN - 0393-0440 SN - 1879-1662 VL - 154 PB - Elsevier CY - Amsterdam [u.a.] ER - TY - THES A1 - Gehring, Penelope T1 - Non-local boundary conditions for the spin Dirac operator on spacetimes with timelike boundary T1 - Nicht-lokale Randbedingungen für den spinorialen Dirac-Operator auf Raumzeiten mit zeitartigen Rand N2 - 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, Bär 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 Bär 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. N2 - Über nicht-lokale Randbedingungen – zum Beispiel dieAtiyah–Patodi–Singer (APS)-Bedingungen – für Dirac Operatoren auf Riemannschen Mannigfaltigkeiten ist recht viel bekannt, während für die hyperbolischen Dirac Operatoren auf Lorentz-Mannigfaltigkeiten dies noch nicht der Fall ist. Kürzlich haben Bär und Strohmaier [15] und Drago, Große und Murro [27] APS-ähnliche Bedingungen für den Spin Dirac Operator auf Lorentz-Mannigfaltigkeiten mit raumartigen bzw. zeitartigen Rand eingeführt. Während Bär und Strohmaier [15] zeigten, dass der Dirac Operator mit diesen Randbedingungen Fredholm ist, bewiesen Drago, Große und Murro [27] die Wohlgestelltheit des entsprechenden Anfangsrandwertproblems unter bestimmten geometrischen Annahmen. In dieser Arbeit werden wir in die Fußstapfen der letztgenannten Autoren treten und diskutieren, ob die APS-ähnlichen Bedingungen für Dirac Operatoren auf Lorentz-Mannigfaltigkeiten mit zeitartigen Rand durch allgemeinere Bedingungen ersetzt werden können, sodass die zugehörigen Anfangsrandwertprobleme immer noch wohlgestellt sind. Wir betrachten Randbedingungen, die in der Zeit lokal und in den Raumrichtungen nicht-lokal sind. Genauer gesagt verwenden wir die Raumzeitblätterung, die sich aus der Cauchy Zeitfunktion ergibt, und spalten den Dirac Operator entlang dieser Foliation auf. Daraus ergibt sich eine Familie elliptischer Operatoren, die jeweils auf Spinoren des Spinbündels über den entsprechenden Zeitschnitt wirken. Die Theorie der elliptischen Operatoren stellt dann sicher, dass wir Familien von nichtlokalen Randbedingungen bezüglich dieser Familie von Operatoren finden können. Im weiteren Verlauf verwenden wir solche Familien von Randbedingungen, um eine Lorentzsche Randbedingung auf dem gesamten zeitartigen Rand zu definieren. Durch das Analysieren der Lorentzschen Randbedingungen finden wir dann hinreichende Bedingungen für die Familie der nicht-lokalen Randbedingungen, die zur Wohlgestelltheit der entsprechenden Cauchy-Probleme führen. Die Wohlgestelltheit selbst wird dann mit Hilfe klassischer Methoden bewiesen, einschließlich Energieabschätzungen und Annäherung durch Lösungen der regularisierten Probleme. Außerdem verwenden wir diese Theorie, um explizite Randbedingungen für den Lorentzschen Dirac Operator zu konstruieren. Genauer gesagt werden wir zwei Beispiele für Randbedingungen diskutieren - das Analogon der Atiyah-Patodi-Singer- bzw. Chiralitäts-Bedingungen für unseren Fall. Dazu werden wir uns die Theorie der nicht-lokalen Randbedingungen für elliptische Operatoren genauer ansehen und die Anforderungen an die Familie der nicht-lokalen Randbedingungen für diese Beispiele analysieren. KW - Dirac operator KW - Diracoperator KW - spacetimes with timelike boundary KW - Raumzeiten mit zeitartigen Rand KW - boundary conditions KW - Randbedingungen KW - initial boundary value problem KW - Anfangsrandwertproblem Y1 - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-577755 ER - TY - JOUR A1 - Mauerberger, Stefan A1 - Schanner, Maximilian Arthus A1 - Korte, Monika A1 - Holschneider, Matthias T1 - Correlation based snapshot models of the archeomagnetic field JF - Geophysical journal international N2 - 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. KW - geopotential theory KW - archaeomagnetism KW - magnetic field variations through KW - time KW - palaeomagnetism KW - inverse theory KW - statistical methods Y1 - 2020 U6 - https://doi.org/10.1093/gji/ggaa336 SN - 0956-540X SN - 1365-246X VL - 223 IS - 1 SP - 648 EP - 665 PB - Oxford Univ. Press CY - Oxford ER - TY - JOUR A1 - Roos, Saskia A1 - Otoba, Nobuhiko T1 - Scalar curvature and the multiconformal class of a direct product Riemannian manifold JF - Geometriae dedicata N2 - 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. KW - Positive scalar curvature KW - Constant scalar curvature KW - The Yamabe KW - problem KW - Warped product KW - Umbilic product KW - Twisted product Y1 - 2021 U6 - https://doi.org/10.1007/s10711-021-00636-9 SN - 0046-5755 SN - 1572-9168 VL - 214 IS - 1 SP - 801 EP - 829 PB - Springer CY - Dordrecht ER - TY - THES A1 - Göbel, Franziska T1 - Contributions to multiscale statistical analysis on random geometric graphs Y1 - 2019 ER - TY - JOUR A1 - Beckus, Siegfried A1 - Bellissard, Jean A1 - De Nittis, Giuseppe T1 - Spectral continuity for aperiodic quantum systems BT - applications of a folklore theorem JF - Journal of mathematical physics N2 - 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. Y1 - 2020 U6 - https://doi.org/10.1063/5.0011488 SN - 0022-2488 SN - 1089-7658 VL - 61 IS - 12 PB - American Institute of Physics CY - Melville, NY ER - TY - JOUR A1 - Kolbe, Benedikt Maximilian A1 - Evans, Myfanwy E. T1 - Isotopic tiling theory for hyperbolic surfaces JF - Geometriae dedicata N2 - 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. KW - isotopic tiling theory KW - delaney-dress tiling theory KW - mapping class KW - groups KW - orbifolds KW - maps on surfaces KW - hyperbolic tilings Y1 - 2020 U6 - https://doi.org/10.1007/s10711-020-00554-2 SN - 0046-5755 SN - 1572-9168 VL - 212 IS - 1 SP - 177 EP - 204 PB - Springer CY - Dordrecht ER - TY - JOUR A1 - Redmann, Martin A1 - Freitag, Melina A. T1 - Optimization based model order reduction for stochastic systems JF - Applied mathematics and computation N2 - In this paper, we bring together the worlds of model order reduction for stochastic linear systems and H-2-optimal model order reduction for deterministic systems. In particular, we supplement and complete the theory of error bounds for model order reduction of stochastic differential equations. With these error bounds, we establish a link between the output error for stochastic systems (with additive and multiplicative noise) and modified versions of the H-2-norm for both linear and bilinear deterministic systems. When deriving the respective optimality conditions for minimizing the error bounds, we see that model order reduction techniques related to iterative rational Krylov algorithms (IRKA) are very natural and effective methods for reducing the dimension of large-scale stochastic systems with additive and/or multiplicative noise. We apply modified versions of (linear and bilinear) IRKA to stochastic linear systems and show their efficiency in numerical experiments. KW - Model order reduction KW - Stochastic systems KW - Optimality conditions KW - Sylvester equations KW - Levy process Y1 - 2021 U6 - https://doi.org/10.1016/j.amc.2020.125783 SN - 0096-3003 SN - 1873-5649 VL - 398 PB - Elsevier CY - New York ER - TY - THES A1 - Lopez Valencia, Diego Andres T1 - The Milnor-Moore and Poincaré-Birkhoff-Witt theorems in the locality set up and the polar structure of Shintani zeta functions T1 - Die Milnor-Moore und Poincaré-Birkhoff-Witt Theoreme in der Lokalität und die polare Struktur der Shintani-Zeta-Abbildungen N2 - This thesis bridges two areas of mathematics, algebra on the one hand with the Milnor-Moore theorem (also called Cartier-Quillen-Milnor-Moore theorem) as well as the Poincaré-Birkhoff-Witt theorem, and analysis on the other hand with Shintani zeta functions which generalise multiple zeta functions. The first part is devoted to an algebraic formulation of the locality principle in physics and generalisations of classification theorems such as Milnor-Moore and Poincaré-Birkhoff-Witt theorems to the locality framework. The locality principle roughly says that events that take place far apart in spacetime do not infuence each other. The algebraic formulation of this principle discussed here is useful when analysing singularities which arise from events located far apart in space, in order to renormalise them while keeping a memory of the fact that they do not influence each other. We start by endowing a vector space with a symmetric relation, named the locality relation, which keeps track of elements that are "locally independent". The pair of a vector space together with such relation is called a pre-locality vector space. This concept is extended to tensor products allowing only tensors made of locally independent elements. We extend this concept to the locality tensor algebra, and locality symmetric algebra of a pre-locality vector space and prove the universal properties of each of such structures. We also introduce the pre-locality Lie algebras, together with their associated locality universal enveloping algebras and prove their universal property. We later upgrade all such structures and results from the pre-locality to the locality context, requiring the locality relation to be compatible with the linear structure of the vector space. This allows us to define locality coalgebras, locality bialgebras, and locality Hopf algebras. Finally, all the previous results are used to prove the locality version of the Milnor-Moore and the Poincaré-Birkhoff-Witt theorems. It is worth noticing that the proofs presented, not only generalise the results in the usual (non-locality) setup, but also often use less tools than their counterparts in their non-locality counterparts. The second part is devoted to study the polar structure of the Shintani zeta functions. Such functions, which generalise the Riemman zeta function, multiple zeta functions, Mordell-Tornheim zeta functions, among others, are parametrised by matrices with real non-negative arguments. It is known that Shintani zeta functions extend to meromorphic functions with poles on afine hyperplanes. We refine this result in showing that the poles lie on hyperplanes parallel to the facets of certain convex polyhedra associated to the defining matrix for the Shintani zeta function. Explicitly, the latter are the Newton polytopes of the polynomials induced by the columns of the underlying matrix. We then prove that the coeficients of the equation which describes the hyperplanes in the canonical basis are either zero or one, similar to the poles arising when renormalising generic Feynman amplitudes. For that purpose, we introduce an algorithm to distribute weight over a graph such that the weight at each vertex satisfies a given lower bound. N2 - Diese Arbeit schlägt eine Brücke zwischen zwei Bereichen der Mathematik, einerseits der Algebra mit dem Milnor-Moore-Theorem (auch Cartier-Quillen-Milnor-Moore-Theorem genannt) sowie dem Poincaré-Birkhoff-Witt-Theorem und andererseits der Analysis mit den Shintani-Zetafunktionen, die eine Verallgemeinerung der Mehrfach-Zetafunktionen darstellen. Der erste Teil ist einer algebraischen Formulierung des Lokalitätsprinzips in der Physik und Verallgemeinerungen von Klassifikationstheoremen wie dem Milnor-Moore- und dem Poincaré-Birkhoff-Witt-Theorem auf den Lokalitätsrahmen gewidmet. Das Lokalitätsprinzip besagt grob, dass Ereignisse, die in der Raumzeit weit voneinander entfernt stattfinden, sich nicht gegenseitig beeinflussen. Die hier erörterte algebraische Formulierung dieses Prinzips ist nützlich bei der Analyse von Singularitäten, die aus weit voneinander entfernten Ereignissen im Raum entstehen, um sie zu renormalisieren und dabei die Tatsache im Gedächtnis zu behalten, dass sie sich nicht gegenseitig beeinflussen. Wir beginnen damit, dass wir einen Vektorraum mit einer symmetrischen Relation, der so genannten Lokalitätsrelation, ausstatten, die die "lokal unabhängigen" Elemente festhält. Das Paar aus einem Vektorraum und einer solchen Relation wird als Vorlokalitäts-Vektorraum bezeichnet. Dieses Konzept wird auf Tensorprodukte erweitert, die nur Tensoren aus lokal unabhängigen Elementen zulassen. Wir erweitern dieses Konzept auf die Lokalitäts-Tensor-Algebra und die symmetrische Lokalitäts-Algebra eines Vorlokalitäts-Vektorraums und beweisen die universellen Eigenschaften jeder dieser Strukturen. Wir führen auch die Vorlokalitäts-Lie-Algebren zusammen mit den zugehörigen universellen Hüllalgebren der Lokalität ein und beweisen ihre universelle Eigenschaft. Später übertragen wir alle diese Strukturen und Ergebnisse aus dem Kontext der Vorlokalität in den Kontext der Lokalität, wobei die Lokalitätsbeziehung mit der linearen Struktur des Vektorraums kompatibel sein muss. Auf diese Weise können wir Lokalitäts-Kohlengebren, Lokalitäts-Bialgebren und Lokalitäts-Hopf-Algebren definieren. Schließlich werden alle vorherigen Ergebnisse verwendet, um die Lokalitätsversionen des Milnor-Moore- und des Poincaré-Birkhoff-Witt-Theorems zu beweisen. Es ist erwähnenswert, dass die vorgestellten Beweise nicht nur die Ergebnisse im üblichen (Nichtlokalitäts-) Aufbau verallgemeinern, sondern auch oft weniger Hilfsmittel verwenden als ihre Gegenstücke in ihren Nichtlokalitäts-Gegenstücken. Der zweite Teil ist der Untersuchung der polaren Struktur der Shintani-Zeta-Funktionen gewidmet. Diese Funktionen, die u.a. die Riemman-Zetafunktion, die multiplen Zetafunktionen und die Mordell-Tornheim-Zetafunktionen verallgemeinern, werden durch Matrizen mit reellen, nicht-negativen Argumenten parametrisiert. Es ist bekannt, dass Shintani-Zetafunktionen sich zu meromorphen Funktionen mit Polen auf affinen Hyperebenen erweitern. Wir verfeinern dieses Ergebnis, indem wir zeigen, dass die Pole auf Hyperebenen liegen, die parallel zu den Facetten bestimmter konvexer Polyeder verlaufen, die mit der Definitionsmatrix für die Shintani-Zeta-Funktion assoziiert sind. Letztere sind explizit die Newton-Polytope der Polynome, die durch die Spalten der zugrunde liegenden Matrix induziert werden. Wir beweisen dann, dass die Koeffizienten der Gleichung, die die Hyperebenen in der kanonischen Basis beschreibt, entweder Null oder Eins sind, ähnlich wie die Pole, die bei der Renormierung generischer Feynman-Amplituden entstehen. Zu diesem Zweck führen wir einen Algorithmus ein, um die Gewichte über einen Graphen so zu verteilen, dass das Gewicht an jedem Knoten eine gegebene untere Schranke erfüllt. KW - locality principle KW - multizeta functions KW - meromorphic continuation KW - Milnor Moore theorem KW - Poincaré Birkhoff Witt theorem KW - Newton polytopes KW - Satz von Milnor Moore KW - Newton Polytope KW - Satz von Poincaré Birkhoff Witt KW - Lokalitätsprinzip KW - meromorphe Fortsetzung KW - Multizeta-Abbildungen Y1 - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-594213 ER -