Konfidenzbereiche zur optimalen Anpassung von Versicherungsverträgen. - Ilmenau. - 42 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018
In der Versicherungsbranche werden mit dem Modell der logistischen Regression vertragsindividuelle Stornowahrscheinlichkeiten in Abhängigkeit von Beitragsanpassungen geschätzt. Diese werden im Anschluss genutzt, um den erwarteten Gewinn zu Optimieren. Dabei wird zunächst nicht berücksichtigt, dass der im Modell geschätzte Parameter und damit auch der optimierte Gewinn durch einen Konfidenzbereich zu relativieren ist. In dieser Arbeit zeigen wir zunächst die asymptotischen Eigenschaften des Maximum-Likelihood-Schätzers in dem Modell der logistischen Regression, um anschließend für den wahren Parameter einen asymptotischen Konfidenzellipsoid anzugeben. Diesen nutzen wir, um für jede zweifach stetig differenzierbare Funktion mit beschränkter Hesse-Matrix einen uns in der Literatur bisher nicht bekannten asymptotischen Konfidenzbereich herzuleiten. Dieses Ergebnis wird abschließend in einer Fallstudie veranschaulicht.
Konvexe Einbettung und k-Zusammenhang. - Ilmenau. - 19 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2018
In der Arbeit habe ich auf Basis der Arbeit "Rubber bands, convex embeddings and graph connectivity" den Zusammenhang zwischen der konvexen X-Einbettung eines Graphen (Graphentheorie) und dessen k-Zusammenhang aufgezeigt, eine kurze algorithmische Betrachtung durchgeführt und auf den Nutzen eines solchen Algorithmus hingewiesen.
Kalman-Filter auf Lie-Gruppen. - Ilmenau. - 62 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018
In dieser Arbeit formulieren wir, motiviert durch das Problem der Korrektur der Kopfbewegung in der Magnetoenzephalographie, Kalman-Filter auf Mannigfaltigkeit und Lie-Gruppen. Auf Lie-Gruppen erhalten wir unter Anwendung von verschiedenen Approximationen der Baker-Campbell-Hausdorff-Formel zwei Algorithmen. In Simulationen testen wir die so gewonnen Verfahren anhand typischer Bewegungsmuster und erzielen dabei gute Rekonstruktionen. Noch ist nicht klar welcher der beiden Algorithmen bessere Ergebnisse erzeugt.
Translationsinvariante Maße auf Banachräumen. - Ilmenau. - 58 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2018
Diese Arbeit handelt von der Maß- und Integrationstheorie auf Banachräume, wobei insbesondere translationsinvariante Maße betrachtet werden. Hierzu werden zunächst Produktmaße auf unendlich dimensionalen Räumen erläutert. Anschließend wird gezeigt, dass auf unendlich dimensionalen Räumen keine Maße mit Eigenschaften wie beispielsweise (Quasi-)Translationsinvarianz und [sigma]-Endlichkeit existieren, mit Ausnahme einiger trivialer Beispiele. Danach wird der Nullmengenbegri diskutiert, wobei eine Adaption des Begris betrachtet wird, welche auf B. Hunt zurückgeht. Diese Mengen werden schüchterne Mengen genannt. Anschließend wird ein [sigma]-endliches, lokalendliches Maß konstruiert, welches zwar nicht invariant bezüglich aller Nullmengen, jedoch invariant bezüglich aller schüchternen Mengen ist. Zuletzt werden die erarbeiteten Begrie anhand von Beispielen veranschaulicht.
Qualitätsmaße für Lösungsapproximationen mengenwertiger Optimierungsprobleme. - Ilmenau. - 67 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017
Mengenwertige Optimierungsprobleme besitzen im Allgemeinen unendlich viele optimale Lösungen. Daher wird statt der gesamten Lösungsmenge häufig nur eine endliche Lösungsapproximation angegeben. In dieser Arbeit werden vier Qualitätsmaße für solche Lösungsapproximationen mengenwertiger Optimierungsprobleme entwickelt. Sie sollen einen qualitativen Vergleich verschiedener Approximationen ermöglichen. Dabei wird der zentrale Ansatz verfolgt, bereits bekannte Qualitätsmaße für Lösungsapproximationen multikriterieller Optimierungsprobleme auch für Lösungsapproximationen mengenwertiger Optimierungsprobleme zu nutzen.
Über eine Modifikation des Pólyaschen Urnenprozesses. - Ilmenau. - 42 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017
Diese Arbeit beschäftigt sich mit einer möglichen Verallgemeinerung von Pólyas Urnenprozess aus dem Jahre 1923. Charakteristisch für das Ausgangsproblem ist die Vergrößerung der Wahrscheinlichkeit eines Ereignisses, je häufiger es in der Vergangenheit eingetreten ist. Dieser Effekt modelliert Zusammenhänge in sozialen Netzwerken, wie die Ausbreitung von Krankheiten. Das Grenzverhalten bezüglich der Häufigkeiten beider Kugelfarben wurde dazu beschrieben und weitere Variationen des Problems mit mehreren Urnen und Kugelfarben aus der Literatur analysiert. Das selbst gestellte Problem verallgemeinert Pólyas Modell derart, dass unter den Urnen $U_1,\dots,U_k$ unabhängig und gleichverteilt zwei Urnen $U_q$ und $U_e$ ausgewählt werden, wobei eine Kugel aus $U_q$ gezogen, zurückgelegt und eine gleichfarbige Kopie in $U_e$ gelegt wird. Dabei wurde die fast sichere Konvergenz der relativen Häufigkeiten von (farbunabhängiger) Kugelzahl einer Urne im Vergleich zum Gesamtbestand sowie der Anzahl der Kugeln einer bestimmten Farbe in einer Urne zur Gesamtzahl gleichfarbiger Kugeln gegen $1/k$ festgestellt. Damit konnte geschlussfolgert werden, dass für den Spezialfall des zweiurnigen Modells die Differenz der relativen Anteile für zwei Farben mit $n \to \infty$ fast sicher gegen 0 konvergiert. Weiter wurden Algorithmen zur Simulation von Realisierungen und der sukzessiven Berechnung der exakten Verteilung angegeben, die die Farbverteilungen der beiden Modelle vergleichen sollen.
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.
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.
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.
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.