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Institut für
Mathematik

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Prof. Dr. Thomas Hotz

Studienberater Mathematik

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INHALTE

Liste der Studienabschlussarbeiten

Abschlussarbeiten

Anzahl der Treffer: 169
Erstellt: Mon, 16 Oct 2017 23:04:10 +0200 in 0.0201 sec


Fischer, Steffen
A new separator theorem, metric properties and crossing numbers. - Ilmenau. - 34 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit, 2017

Gegeben sei ein einfacher, endlicher, ungerichteter Graph G = (V,E) mit Eckenmenge V (G) und Kantenmenge E(G). Die Kreuzungszahl eines Graphen G, die mit cr(G) bezeichnet wird, ist das Minimum aller Kantenkreuzungen über alle Zeichnungen von G in der Ebene. Diese ist eine wichtige Messgröße für die Charakterisierung der Nichtplanarität eines Graphen. Aufgrund der schweren Berechenbarkeit des dazugehörigen Entscheidungsproblems ist es gerechtfertigt, sich mit Schranken zu beschäftigen. Diese Masterarbeit liefert einen Beweis für eine obere Schranke für Graphen, die mit beschränkter Verzerrung eingebettet werden können. Unabhängig davon wird ein neues Separator-Theorem angegeben, das ein konstantes Größenverhältnis bei den Komponenten eines Graphen G erzeugt, die durch den Trenner S entstehen. Trenner von Graphen sind mächtige Werkzeuge, die durch den Teile-und-herrsche-Algorithmus motiviert sind.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/1000474887fisch.txt
Laudenberg, Laura
Modellfunktionen in der multikriteriellen Optimierung. - Ilmenau. - 79 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit, 2017

Bei der Optimierung mit einer oder mehreren Zielfunktionen treten in der Praxis häufig teure Funktionen auf, deren Berechnung großen Rechenaufwand verursacht. Um hohe Rechenzeiten zu vermeiden, werden solche Funktionen durch leichter zu berechnende Modelle ersetzt. Diese Bachelorarbeit untersucht die Modellierung mit quadratischen Lagrange-Polynomen für bivariate Funktionen und die Auswirkungen, die die Verwendung eines Modells auf bikriterielle Optimierungsprobleme hat. Dabei werden insbesondere die Veränderungen der Menge der effizienten Punkte, die bei dem Ersetzen einer Zielfunktion durch eine quadratische Modellfunktion auftreten, an selbst gewählten Testproblemen betrachtet und grafisch veranschaulicht.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/898973775laude.txt
Glock, Matthias
Spherical means : concentration of measure and confidence sets. - Ilmenau. - 53 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit, 2017

Diese Arbeit beschäftigt sich mit Daten auf der Sphäre in beliebiger Dimension. In diesem Kontext wird das Problem, einen Konfidenzbereich für den extrinsischen sphärischen Mittelwert zu finden, gelöst. Ein großer Teil der Arbeit behandelt deshalb multivariate Konzentrationsungleichungen, da diese die Lösung für alle Dimensionen ermöglichen. Insbesondere wird ein neuer Beweis für eine Ungleichung von I. Pinelis und A. I. Sakhanenko angegeben, dies geschieht mithilfe der Theorie der Matrixkonzentrationsungleichungen von J. A. Tropp. Diese Ungleichung ermöglicht nun die Konstruktion von nicht-asymptotischen Konfidenzbereichen des sphärischen Mittelwertes. Diese Konstruktion wird abschließend auf echte und simulierte Daten angewendet und mit vorherigen Ergebnissen für den zirkulären Fall sowie der asymptotischen Theorie verglichen.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/898938783glock.txt
Höhler, Karen
Optimal control of differential-algebraic systems via Lur'e equations. - Ilmenau. - 107 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit, 2017

Diese Arbeit ist eine ausführliche Aufbereitung des Papers "The Kalman-Yakubovich-Popov inequality for differential-algebraic systems" von Timo Reis, Olaf Rendel und Matthias Voigt aus dem Jahre 2015. Mit diesen Resultaten ist es unser Ziel, das linear-quadratische Optimalsteuerungsproblem mit differentiell-algebraischen Nebenbedingungen handhabbar zu machen. Dem Vorgehen liegt das Kalman-Yakubovich-Popov Lemma zugrunde, welches die positive Semidefinitheit der Popov-Funktion auf der Imaginärachse mit der Lösbarkeit einer linearen Matrixungleichung verknüpft. Das Auffinden spezieller Lösungen führt zum Konzept der Lur'e Gleichung, welche wiederum mithilfe von abnehmenden Unterräumen gewisser Matrixbüschel gelöst werden kann. Diese Lösungen ermöglichen es, sowohl den optimalen Kostenwert zu bestimmen als auch die Lösung des Optimalsteuerungsproblems zu charakterisieren.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/898802679hoehl.txt
Ehrlich, Daniel
Variationsprinzipien in der Mechanik. - Ilmenau. - 41 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit, 2017

Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem sogenannten Variationsproblem. Dies ist ein unendlich dimensionales Optimierungsproblem, welches in der theoretischen Mechanik von großer Relevanz ist. Die zentralen Aussagen dieser Arbeit besagen, dass eine Lösung des Variationsproblems notwendigerweise die Euler-Lagrange-Gleichung sowie die Hamilton-Gleichung erfüllen muss. Dazu wird das Variationsproblem als Verallgemeinerung eines endlich dimensionalen Optimierungsproblems betrachtet. Das Verschwinden der sogenannten ersten Variation einer Lösung des Variationsproblems stellt, ähnlich dem Verschwinden der Richtungsableitung im endlich Dimensionalen, ein notwendiges Optimalitätskriterium dar. Zusammen mit einer Variante des Fundamentallemmas der Variationsrechnung wird damit die Euler-Lagrange-Gleichung hergeleitet. Mithilfe der Legendre-Transformation wird die Äquivalenz von Euler-Lagrange- und Hamilton-Gleichung gezeigt, unter entsprechenden Voraussetzungen, die die Wohldefiniertheit der Legendre-Transformation gewährleisten. Ein weiterer Bestandteil der Arbeit ist die Lösung des Kettenproblems, eines klassischen Problems der Variationsrechnung, unter Zuhilfenahme der Euler-Lagrange-Gleichung und der ihr verwandten Dubois-Reymond-Gleichung.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/898725348ehrli.txt
Wu, Liru
Richtungsableitungen und Taylor-Formel für mengenwertige Abbildungen. - Ilmenau. - 50 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit, 2017

Die vorliegende Masterarbeit stellt einige grundlegende Konzepte der mengenwertigen Optimierung mit dem Mengenzugang vor: Es wird eine spezielle Mengendifferenz und addition eingeführt und darauf aufbauend eine Richtungsableitung und eine Taylor-Formel für mengenwertige Abbildungen. Es wurden Algorithmen zur Berechnung dieser Konzepte entwickelt, mit Matlab implementiert, und an verschiedenen mengenwertigen Abbildungen getestet.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/895573717wu.txt
Schweser, Thomas
Graph partitions. - Ilmenau. - 52 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit, 2017

Eine Partition eines Graphen $G$ ist eine Folge $(G_1,G_2,\ldots,G_p)$ paarweise disjunkter induzierter Teilgraphen von $G$ mit $V(G)=V(G_1) \cup V(G_2) \cup \ldots \cup V(G_p)$. Diese Arbeit beschäftigt sich mit Zerlegungen von (Multi-)Graphen unter bestimmten Gradbedingungen. So werden unter anderem eine Verallgemeinerung eines Satzes von Borodin, Kostochka und Toft bewiesen, welcher Zerlegungen von Graphen mit Anforderungen an die Degeneriertheit untersucht. Des Weiteren werden Sätze von Stiebitz, Kaneko, Bazgan, Tuza und Vanderpooten, als auch Liu und Xu verallgemeinert; diese handeln von Graphzerlegungen mit Mindestanforderungen an den Minimalgrad.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/895549840schwe.txt
Möller, Florian
Das Max-k-Kantenfärbungsproblem. - Ilmenau. - 29 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit, 2017

In dieser Arbeit beschäftigen wir uns mit den Max-k-Kantenfärbungsproblem. Dabei betrachten wir die Resultate von Farnik, Kowalik und Socała aus ihrer Arbeit "Beyond the Shannon Bound" und führen die Beweise schneller und verständlicher. Zum Abschluß beschäftigen wir uns noch mit Färbungsalgorithmen um einen Graphen mit den Konzept des Max-k-Kantenfärbungsproblem zu färben.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/883765020moell.txt
Witschel, Jonas
Optimal control of linear differential-algebraic equations. - Ilmenau. - 47 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit, 2017

Das Thema der Masterarbeit ist die linear-quadratische Optimalsteuerung zeitvarianter und zeitinvarianter differentiell-algebraischer Gleichungen (DAEs). Die Arbeit besteht aus zwei Hauptteilen: Im ersten Teil betrachten wir zeitvariante DAEs. Wir wiederholen die Lösungstheorie von DAEs und definieren das von uns betrachtete Optimalsteuerungsproblem. Anschließend zeigen wir, dass der Optimalwert eine quadratische Funktion ist und das Bellmansche Optimalitätsprinzip erfüllt. Mithilfe dieser Ergebnisse können wir den Optimalwert als extremale Lösung der Kalman-Yakubovich-Popov-Ungleichung charakterisieren. Im zweiten Teil widmen wir uns zeitinvarianten regulären DAEs. Wir leiten zunächst eine Differenzierbarkeitsbedingung her, die der Steuereingang des Systems erfüllen muss. Mithilfe dieser Resultate führen wir ein erweitertes System ein, das gewisse Ableitungen des Eingangs als Systemzustände enthält. Für das so erweiterte System kann ein zum Optimalsteuerungsproblem des originalen Systems äquivalentes Optimalsteuerungsproblem definiert werden. Dieses lässt sich mithilfe der Theorie der Optimalsteuerung gewöhnlicher Differentialgleichungen leicht lösen. Das ermöglicht uns, die optimale Steuerung der ursprünglichen DAE explizit anzugeben. Weiterhin lässt sich diese auch als Zustandsrückführung implementieren.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/881843539witsc.txt
Wieditz, Johannes
Berechnung von Fréchet-Mittelwerten auf Sphären. - Ilmenau. - 86 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit, 2017

Die Minimierung von Abständen zu einer gegebenen Menge von Punkten ist eine wichtige Aufgabe in der Logistik. Gerade bei mehreren gegebenen Punkten besteht dabei ein Zielkonflikt zwischen den gegebenen Daten, wenn ein kürzerer Abstand zu einem Punkt eine längere Distanz zu einem anderen zur Folge hat. Daher geht man oftmals dazu über, den mittleren Abstand zu allen gegebenen Punkten zu minimieren. Mathematisch wird diese Problemstellung durch die Ermittlung von sogenannten Fréchet-Mittelwerten modelliert, deren explizite Berechnung sich als schwierig erweisen kann. Diese Abschlussarbeit befasst sich mit einem Verfahren zur Approximation von Fréchet-Mittelwerten auf dem Einheitskreis und der Einheitssphäre. Hierzu benutzen wir einen modifizierten Branch-and-Bound-Algorithmus. Die benötigten unteren Schranken und Unterteilungsvorschriften werden dazu hergeleitet und erstere mit einem bekannten Ansatz aus dem Bereich der Lipschitz-Optimierung verglichen. Die konstruierten Verfahren werden anschließend unter numerischen Gesichtspunkten untersucht, gegenübergestellt und abschließend an Anwendungsbeispielen getestet.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/881653462wiedi.txt