We prove a strict positivstellensatz for Weyl algebra elements fulfilling an additional, asymptotic strict positivity condition. As a tool we develop a non-commutative analogue to the Newton polytope.

We prove that solid closure and graded dagger closure agree for homogeneous ideals in two dimensional $\mathbb{N}$-graded domains of finite type over a field. We also prove that dagger closure is trivial for ideals in regular rings containing a field and that graded dagger closure is trivial for $\mathbb{N}$-graded regular rings of finite type over a field. Finally, we prove an inclusion result for graded dagger closure for homogeneous primary ideals in certain section rings of abelian varieties.

Bekannte Theoreme von Carlson und Griffiths gestatten es, die Variation von Hodgestrukturen assoziiert zu einer Familie von glatten Hyperflächen sowie das Cupprodukt auf der mittleren Kohomologie explizit zu beschreiben. Wir benutzen M. Saitos Theorie der gemischten Hodgemoduln, um diesen Kalkül auf die Variation der Hodgestruktur der Schnittkohomologie von Familien nodaler Hyperflächen zu verallgemeinern. / Well known theorems of Carlson and Griffiths provide an explicit description of the variation of Hodge structures associated to a family of smooth hypersurfaces together with the cupproduct pairing on the middle cohomology. We give a generalization to families of nodal hypersurfaces using M. Saitos theory of mixed Hodge modules.

The two main parts of this doctoral thesis are a theorem that tight closure is contained in continuous closure via axes closure on the one hand and an algorithm to decide semistability of sheaves (or geometric vector bundles) via reduction to a linear algebra problem on the other hand. The sheaf stability algorithm was explicitly implemented by the author.

Diese Dissertation hat zwei Teile. Im ersten Teil untersuchen wir die Modulräume von Kurven mit multiplen Spinstrukturen. Wir stellen eine neue Kompaktifizierung dieser Räume mit geometrisch sinnvollem Grenzverhalten vor. Die irreduziblen Komponenten dieser Räume werden vollstandig klassifiziert. Die Ergebnisse aus diesem ersten Teil der Dissertation sind fundamental für die Degenerationstechniken im zweiten Teil. Im zweiten Teil untersuchen wir eine Reihe von Problemen, die von der klassischen Geometrie inspiriert werden. Unser Hauptaugenmerk liegt hierbei auf dem Fall von zwei Hyperebenen, die eine kanonische Kurve in jedem Schnittpunkt tangential berühren. Wir fragen, ob eingemensamer Tangentialpunk existieren kann. Unsere Analyse zeigt, dass so ein gemeinsamer Punkt nur in Kodimension 1 im Modulraum existieren kann. Wir berechen dann weiter die Klasse dieses Divisors. Insbesonders zeigen wir, dass diese Klasse eine hinreichend kleine Steigung hat, sodass die kanonischen Klassen von Modulräumen von Kurven mit zwei ungeraden Spinstrukturen gross ist, wenn der Genus grösser ist als neun. Falls die zugehörigen groben Modulräume gutartige Singularitäten haben, dann haben sie in diesem Intervall maximale Kodaria Dimension. / This thesis has two parts. In Part I we consider the moduli spaces of curves with multiple spin structures and provide a compactification using geometrically meaningful limiting objects. We later give a complete classification of the irreducible components of these spaces. The moduli spaces built in this part provide the basis for the degeneration techniques required in the second part. In the second part we consider a series of problems inspired by projective geometry. Given two hyperplanes tangential to a canonical curve at every point of intersection, we ask if there can be a common point of tangency. We show that such a common point can appear only in codimension 1 in moduli and proceed to compute the class of this divisor. We then study the general properties of curves in this divisor. Our divisor class has small enough slope to imply that the canonical class of the moduli space of curves with two odd spin structures is big when the genus is greater than 9. If the corresponding coarse moduli spaces have mild enough singularities, then they have maximal Kodaira dimension in this range.

Wir beweisen, dass die Tannaka Gruppe und Darstellung Jacobische Varietäten der Dimension bis zu 5 charakterisieren. Außerdem zeigen wir, dass dies in allen Dimensionen für nicht-hyperelliptische Jacobische Varietäten auf dem bielliptischen Prym-Locus gilt. Wir erhalten dieses Ergebnis durch Untersuchung des Theta-Divisors von bielliptischen Prym Varietäten: Wir berechnen den Grad der Gauß-Abbildung, die Chern-Mather-Klasse und die charakteristische Klasse. Dazu gehört auch die Untersuchung von Entartungen mit Hilfe der Theorie der zulässigen Abdeckungen von Beauville. Auf dem Weg dorthin erhalten wir ähnliche Ergebnisse für den Theta-Divisor zyklischer Nodalkurven. Schließlich berechnen wir den Grad der Gauß-Abbildung auf einer allgemeinen Abelschen Varietät der bekannten irreduziblen Komponenten des Andreotti-Mayer-Locus. Wir tun dies unter Verwendung der Lagrangeschen Spezialisierung. Wir beweisen auch eine allgemeine Formel, die den ersten Koeffizienten der Lagrangeschen Spezialisierung mit der Samuel-Multiplizität der Singularität in Beziehung setzt. / We prove that the Tannakian group and representation characterize Jacobians amongst principally polarized abelian varieties of dimension up to 5. More generally, we show that this holds in all dimensions, for non-hyperelliptic Jacobians, on the bielliptic Prym locus. We obtain this result by studying the theta divisor of bielliptic Pryms: We compute the degree of the Gauss map, the Chern-Mather class and the characteristic cycle. This involves also looking at degenerations of Prym varieties using Beauville's theory of admissible covers. Along the way, we obtain similar results for the theta divisor of cyclic nodal curves. Finally, we compute the degree of the Gauss map on a general principally polarized abelian variety of all known irreducible components of the Andreotti-Mayer locus. We do this using Lagrangian specialization. We also prove a general formula relating the first coefficient of the Lagrangian specialization to the Samuel multiplicity of the singularity.

Wir geben eine rigorose Konstruktion von analytisch-regularisierten Feynman-Integralen im D-dimensionalen Minkowski-Raum als meromorphe Distributionen in den externen Impulsen, sowohl in der Impuls- als auch in der parametrischen Darstellung. Wir zeigen, dass ihre Pole durch die üblichen Power-counting Formeln gegeben sind, und dass ihr singulärer Träger in mikrolokalen Verallgemeinerungen der (+alpha)-Landauflächen enthalten ist. Als weitere Anwendungen geben wir eine Konstruktion von dimensional regularisierten Integralen im Minkowski-Raum und beweisen Diskontinuitätsformeln für parametrische Amplituden. / We give a rigorous construction of analytically regularized Feynman integrals in D-dimensional Minkowski space as meromorphic distributions in the external momenta, both in the momentum and parametric representation. We show that their pole structure is given by the usual power-counting formula and that their singular support is contained in a microlocal generalization of the alpha-Landau surfaces. As further applications, we give a construction of dimensionally regularized integrals in Minkowski space and prove discontinuity formula for parametric amplitudes.

Im Rahmen des TERA-Projektes (Turbo Evaluation and Rapid Algorithms) wurde ein neuartiger, hochgradig effizienter probabilistischer Algorithmus zum Lösen polynomialer Gleichungssysteme entwickelt und für den komplexen Fall implementiert. Die Geometrie polarer Varietäten gestattet es, diesen Algorithmus zu einem Verfahren zur Charakterisierung der reellen Lösungsmengen polynomialer Gleichungssysteme zu erweitern. Ziel dieser Arbeit ist es, eine Implementierung dieses Verfahrens zur Bestimmung reeller Lösungen auf eine Klasse von Beispielproblemen anzuwenden. Dabei wurde Wert darauf gelegt, dass diese Beispiele reale, praxisbezogene Anwendungen besitzen. Diese Anforderung ist z.B. für polynomiale Gleichungssysteme erfüllt, die sich aus dem Entwurf von schnellen Wavelet-Transformationen ergeben. Die hier betrachteten Wavelet-Transformationen sollen die praktisch wichtigen Eigenschaften der Orthogonalität und Symmetrie besitzen. Die Konstruktion einer solchen Wavelet-Transformation hängt von endlich vielen reellen Parametern ab. Diese Parameter müssen gewisse polynomiale Gleichungen erfüllen. In der veröffentlichten Literatur zu diesem Thema wurden bisher ausschließlich Beispiele mit endlichen Lösungsmengen behandelt. Zur Berechnung dieser Beispiele war es dabei ausreichend, quadratische Gleichungen in einer oder zwei Variablen zu lösen. Zur Charakterisierung der reellen Lösungsmenge eines polynomialen Gleichungssystems ist es ein erster Schritt, in jeder reellen Zusammenhangskomponente mindestens einen Punkt aufzufinden. Schon dies ist ein intrinsisch schweres Problem. Es stellt sich heraus, dass der Algorithmus des TERA-Projektes zur Lösung dieser Aufgabe bestens geeignet ist und daher eine größere Anzahl von Beispielproblemen lösen kann als die besten kommerziell erhältlichen Lösungsverfahren. / As a result of the TERA-project on Turbo Evaluation and Rapid Algorithms a new type, highly efficient probabilistic algorithm for the solution of systems of polynomial equations was developed and implemented for the complex case. The geometry of polar varieties allows to extend this algorithm to a method for the characterization of the real solution set of systems of polynomial equations. The aim of this work is to apply an implementation of this method for the determination of real solutions to a class of example problems. Special emphasis was placed on the fact that those example problems possess real-life, practical applications. This requirement is satisfied for the systems of polynomial equations that result from the design of fast wavelet transforms. The wavelet transforms considered here shall possess the practical important properties of symmetry and orthogonality. The specification of such a wavelet transform depends on a finite number of real parameters. Those parameters have to obey certain polynomial equations. In the literature published on this topic, only example problems with a finite solution set were presented. For the computation of those examples it was sufficient to solve quadratic equations in one or two variables. To characterize the set of real solutions of a system of polynomial equations it is a first step to find at least one point in each connected component. Already this is an intrinsically hard problem. It turns out that the algorithm of the TERA-project performes very well with this task and is able to solve a larger number of examples than the best known commercial polynomial solvers.

We compute the Hilbert-Kunz functions of two-dimensional rings of type ADE by using representations of their indecomposable, maximal Cohen-Macaulay modules in terms of matrix factorizations, and as first syzygy modules of homogeneous ideals.

In dieser Doktorarbeit untersuchen wir einige Modulräume der Prym-Paaren, Prym-Varietäten und Spin-Kurven. Nachdem der passende theoretische Rahmen eingeführt wird, erhalten wir neue Ergebnisse zu zwei verschiedenen Aspekten ihrer Geometrie, die wir in zwei entsprechenden Kapiteln beschreiben. In Kapitel 1 betrachten wir die universelle Prym-Varietät über dem Modulraum R_g der Prym-Paaren vom Geschlecht g und bestimmen ihre Unirationalität für g=3. Dazu bilden wir eine explizite rationale Parametrisierung der universellen 2-fachen Prym-Kurve über R_3, die die universelle Prym-Varietät durch die globale Version der Abel-Prym-Abbildung dominiert. Darüber hinaus passen wir den Beweis an den Rahmen von Nikulin-Flächen an und zeigen, dass die universelle doppelte Nikulin-Fläche ebenfalls unirational ist. In Kapitel 2 untersuchen wir die Wechselwirkung zwischen R_g und dem Modulraum S_g der (stabilen) Spin-Kurven vom Geschlecht g. Wenn man den Divisor der Kurven, die mit einem verschwindenden Thetanull ausgestattet sind, von S_g^+ nach R_g versetzt, erhält man zwei geometrische Divisoren der (stabilen) Prym-Kurven mit einem verschwindenden Thetanull. Wir verwenden Testkurventechniken, um die Klassen dieser (Prym-Null-)Divisoren für g>=5 zu berechnen, und werten die Prymnull-Klassen auf einigen weiteren Familien von Kurven aus, um ihre verschwindenden Thetanulls zu analysieren. Darüber hinaus diskutieren wir am Ende von Kapitel 2 eine mögliche Kompaktifizierung des Modulraums der Kurven, die eine doppelte Quadratwurzel tragen. Anschließend untersuchen wir den Rand des Modulraums RS_g der (stabilen) Prym-Spin-Kurven vom Geschlecht g und überprüfen die Prymnull-Klassen anhand des Diagramms R_g<--RS_g-->S_g. Zum Schluss schlagen wir eine Erweiterung des Produkts von Wurzeln, das über glatten Kurven durch das Tensorprodukt definiert ist, zu einer Operation auf stabilen Doppelwurzeln vor. / In this thesis, we study several moduli spaces of Prym pairs, Prym varieties, and spin curves. After the appropriate theoretical framework is introduced, we obtain new results concerning two different aspects of their geometry, which we describe across two corresponding chapters. In Chapter 1, we consider the universal Prym variety over the moduli space R_g of Prym pairs of genus g, and determine its unirationality for g=3. To do this, we build an explicit rational parametrization of the universal 2-fold Prym curve over R_3, which dominates the universal Prym variety through the global version of the Abel-Prym map. Furthermore, we adapt the proof to the setting of Nikulin surfaces and show that the universal double Nikulin surface is also unirational. In Chapter 2, we explore the interaction between R_g and the moduli space S_g of (stable) spin curves of genus g. When the divisor of curves equipped with a vanishing theta-null is moved from S_g^+ to R_g, it yields two geometric divisors of (stable) Prym curves with a vanishing theta-null. We use test curve techniques to compute the classes of these (Prym-null) divisors for g>=5, and evaluate the Prym-null classes on some more families of curves in order to analyse their vanishing theta-nulls. In addition, at the end of Chapter 2 we discuss a potential compactification of the moduli space of curves carrying a double square root. We then examine the boundary of the moduli space RS_g of (stable) Prym-spin curves of genus g and check the Prym-null classes against the diagram R_g<--RS_g-->S_g. Finally, we propose an extension of the product of roots, defined over smooth curves by the tensor product, to an operation on stable double roots.