Thesis (Ph. D.)--Virginia Polytechnic Institute and State University, 1992. / Vita. Abstract. Includes bibliographical references (leaves 52-54). Also available via the Internet.

Thesis (doctoral)--Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, 1992. / Includes bibliographical references (p. 85-89).

M.Sc. / General Relativity, as defined by Einstein's equations, defines the geometry of the universe. In Numerical Relativity, Einstein's equations are solved with the aid of numerical methods and computers. This dissertation discusses the ADM formulation of Numerical Relativity via a Cauchy approach. (ADM refers to the initials of the discoverers of this method: Arnowitt, Deser and Misner.) When working within relativistic equations, a computer algebra code is very useful and such a code is described in this dissertation. In order to illustrate computational cost saving techniques, only spherically symmetric space-times are considered. Furthermore, we present and test a numerical code that implements the standard ADM approach in order to accurately evolve a single black hole space-time. Finally, we discuss the implementation of a maximal slicing gauge condition that refines the numerical code by giving it singularity avoidance properties.

The Cauchy problem associated with the scalar wave equation in free space is used as a vehicle for a critical examination and assessment of the bidirectional and unidirectional spectral representations. These two novel methods for synthesizing wave signals are distinct from the superposition principle underlying the conventional Fourier method and they can effectively be used to derive a large class of localized solutions to the scalar wave equation. The bidirectional spectral representation is presented as an extension of Brittingham's ansatz and Ziolkowski's Focus Wave Mode spectral representations. On the other hand, the unidirectional spectral representation is motivated through a group-theoretic similarity reduction of the scalar wave equation. / Master of Science

We solve a one-sided Cauchy problem with zero right hand side modulo smooth errors for the wave operator associated to a smooth symmetric 2-tensor which is Lorentz on the interior and degenerate at the boundary. The degeneracy of the metric at the boundary gives rise to singularities in the wave operator. The initial data prescribed at the boundary must be modified from the classical Cauchy problem to suit the problem at hand. The problem is posed on the interior and the local solution is constructed using microlocal analysis and the techniques of Fourier Integral Operators. / Mathematics

Untersucht wird das Cauchy Problem für degenerierte $p$-Evolutionsgleichungen. Dabei kann für Gleichungen höherer Ordnung in $D_t$, die nur von der Zeit abhängen, gezeigt werden, dass das Problem $H^\\infinity$ korrekt ist. Dafür werden gewisse Bedingungen an die Koeffizienten und deren erste Ableitungen gestellt. $H^\\infinity$ korrekt bedeutet dabei, dass die Anfangsdaten $u_0\\in H^s$, $u_1$ in einem dazugehörigen Sobolevraum und die Lösung bezüglich $x$ in $H^{s-s_0}$ liegen. Eine Notwendigkeit für die Bedingungen kann allerdings nicht gezeigt werden. Auch ist offen, ob der Regularitätsverlust wirklich eintritt. Später wird der Beweis erweitert um das Ergebniss für Koeffizienten zu zeigen, die in gewisser Weise auch vom Ort abhängen können. Im zweiten Teil der Dissertation geht es um Korrektheit für degenerierte $p$-Evolutionsgleichungen mit zeitabhängigen Koeffizienten und zweiter Ordnung in $D_t$. Gefordert werden Bedingungen an die Koeffizienten und die ersten beiden Ableitungen bezüglich der Zeit. Damit wird gezeigt, dass diese in Skalen von Sobolevräumen korrekt gestellt sind. Abschließend wird die Schärfe der Bedingungen und das tatsächliche Auftreten des Regularitätsverlustes in der Lösung bewiesen.

The subject of the thesis is the investigation of asymptotic properties of solutions of the Cauchy problem for structurally damped sigma-evolution operators with time dependent, monotonous, dissipation term. An appropriate energy for solutions of the sigma-evolution equations is defined and some estimates for energies of higher order are proved. In the scale invariant case the optimality of these estimates is shown. Further, the influence of properties of the time dependent dissipation on L^p-L^q estimates for the energy with p and q bigger or equal to 2 and from the conjugate line is clarified. Also smoothing properties of the operators under consideration are investigated. The connection between the regularity of the data and the regularity of the solution in terms of L^2 based Gevrey spaces is considered. Finally, L^1-L^1-estimates in the special case delta = sigma/2 and decreasing dissipative coefficient. / Thema der vorliegenden Dissertation ist die Untersuchung asymptotischer Eigenschaften von Lösungen des Cauchy Problems für strukturell gedämpfte sigma-Evolutions-Operatoren mit zeitabhängigem, monotonen Dissipationskoeffizienten. Es wird eine geeignete Energie definiert und für diese Abschätzungen, auf für entsprechende Energien höherer Ordnung gezeigt. Darüber hinaus wird der Einfluss des Dissipationskoeffizienten auf L^p-L^q Abschätzungen auf und entfernt von der konjugierten Linie untersucht. Im skaleninvarianten Fall wird die Schärfe der Abschätzungen bewiesen. Weiterhin wird der Zusammenhang zwischen der Regularität der Daten und der der Lösung in Termen von L^2-basierten Gevrey-Räumen untersucht. Schließlich werden L^1-L^1-Abschätzungen für den Spezialfall delta = sigma/2 und monoton fallenden Dissipationskoeffizienten gezeigt.

Untersucht wird das Cauchy Problem für degenerierte $p$-Evolutionsgleichungen. Dabei kann für Gleichungen höherer Ordnung in $D_t$, die nur von der Zeit abhängen, gezeigt werden, dass das Problem $H^\\infinity$ korrekt ist. Dafür werden gewisse Bedingungen an die Koeffizienten und deren erste Ableitungen gestellt. $H^\\infinity$ korrekt bedeutet dabei, dass die Anfangsdaten $u_0\\in H^s$, $u_1$ in einem dazugehörigen Sobolevraum und die Lösung bezüglich $x$ in $H^{s-s_0}$ liegen. Eine Notwendigkeit für die Bedingungen kann allerdings nicht gezeigt werden. Auch ist offen, ob der Regularitätsverlust wirklich eintritt. Später wird der Beweis erweitert um das Ergebniss für Koeffizienten zu zeigen, die in gewisser Weise auch vom Ort abhängen können. Im zweiten Teil der Dissertation geht es um Korrektheit für degenerierte $p$-Evolutionsgleichungen mit zeitabhängigen Koeffizienten und zweiter Ordnung in $D_t$. Gefordert werden Bedingungen an die Koeffizienten und die ersten beiden Ableitungen bezüglich der Zeit. Damit wird gezeigt, dass diese in Skalen von Sobolevräumen korrekt gestellt sind. Abschließend wird die Schärfe der Bedingungen und das tatsächliche Auftreten des Regularitätsverlustes in der Lösung bewiesen.

A Lie group assisted method is used to solve explicitly an arbitrary initial value problem for the Black-Scholes equation, This equation plays a crucial role in the mathematics of finance. It was first solved by its inventors for a special initial data. Our solution generalises the well-known Black-Scholes formula. / Andrew Chakane 2019

In this paper, by a new constructive method, the authors reprove the global exact boundary controllability of a class of quasilinear hyperbolic systems of conservation laws with linearly degenerate fields. It is shown that the system with nonlinear boundary conditions is globally exactly boundary controllable in the class of piecewise C¹ functions. In particular, the authors give the optimal control time of the system. Finally, a new application is also given.