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The dissertation consists of two parts. In the first part approximate methods for multidimensional weakly singular integral operators with operator-valued kernels are investigated. Convergence results and error estimates are given. There is considered an application of these methods to solving radiation transfer problems. Numerical results are presented, too. In the second part we consider a polynomial collocation method for the numerical solution of a singular integral equation over the interval. More precisely, the operator of our integral equation is supposed to be of the form \ $aI + b \mu^{-1} S \mu I $\ with \ $S$\ the Cauchy singular integral operator, with piecewise continuous coefficients \ $a$\ and \ $b,$\ and with a Jacobi weight \ $\mu.$\ To the equation we apply a collocation method, where the collocation points are the Chebyshev nodes of the first kind and where the trial space is the space of polynomials multiplied by another Jacobi weight. For the stability and convergence of this collocation method in weighted \ $L^2$\ spaces, we derive necessary and sufficient conditions. Moreover, the extension of these results to an algebra generated by the sequences of the collocation method applied to the mentioned singular integral operators is discussed and the behaviour of the singular values of the discretized operators is investigated. / Die Dissertation beschäftigt sich insgesamt mit der numerischen Analysis singulärer Integralgleichungen, besteht aber aus zwei voneinander unabhängigen Teilen. Der este Teil behandelt Diskretisierungsverfahren für mehrdimensionale schwach singuläre Integralgleichungen mit operatorwertigen Kernen. Darüber hinaus wird hier die Anwendung dieser allgemeinen Resultate auf ein Strahlungstransportproblem diskutiert, und numerische Ergebnisse werden präsentiert. Im zweiten Teil betrachten wir ein Kollokationsverfahren zur numerischen Lösung Cauchyscher singulärer Integralgleichungen auf Intervallen. Der Operator der Integralgleichung hat die Form \ $aI + b \mu^{-1} S \mu I $\ mit dem Cauchyschen singulären Integraloperator \ $S,$\ mit stückweise stetigen Koeffizienten \ $a$\ und \ $b,$\ und mit einem klassischen Jacobigewicht \ $\mu.$\ Als Kollokationspunkte dienen die Nullstellen des n-ten Tschebyscheff-Polynoms erster Art und Ansatzfunktionen sind ein in einem geeigneten Hilbertraum orthonormales System gewichteter Tschebyscheff-Polynome zweiter Art. Wir erhalten notwendige und hinreichende Bedingungen für die Stabilität und Konvergenz dieses Kollokationsverfahrens. Außerdem wird das Stabilitätskriterium auf alle Folgen aus der durch die Folgen des Kollokationsverfahrens erzeugten Algebra erweitert. Diese Resultate liefern uns Aussagen über das asymptotische Verhalten der Singulärwerte der Folge der diskreten Operatoren.

Cette thèse s’inscrit dans le cadre de la conception, l’analyse et la mise en œuvre d’algorithmes efficaces et fiables pour la résolution de problèmes d’optimisation non linéaire avec contraintes. Nous présentons trois nouveaux algorithmes fortement primaux-duaux pour résoudre ces problèmes. La première caractéristique de ces algorithmes est que le contrôle des itérés s’effectue dans l’espace primal-dual tout au long du processus de la minimisation, d’où l’appellation “fortement primaux-duaux”. En particulier, la globalisation est effectuée par une méthode de recherche linéaire qui utilise une fonction de mérite primale-duale. La deuxième caractéristique est l’introduction d’une régularisation naturelle du système linéaire qui est résolu à chaque itération pour calculer une direction de descente. Ceci permet à nos algorithmes de bien se comporter pour résoudre les problèmes dégénérés pour lesquels la jacobienne des contraintes n’est pas de plein rang. La troisième caractéristique est que le paramètre de pénalisation est autorisé à augmenter au cours des itérations internes, alors qu’il est généralement maintenu constant. Cela permet de réduire le nombre d’itérations internes. Une étude théorique détaillée incluant l’analyse de convergence globale des itérations internes et externes, ainsi qu’une analyse asymptotique a été présentée pour chaque algorithme. En particulier, nous montrons qu’ils jouissent d’un taux de convergence rapide, superlinéaire ou quadratique. Ces algorithmes sont implémentés dans un nouveau solveur d’optimisation non linéaire qui est appelé SPDOPT. Les bonnes performances de ce solveur ont été montrées en effectuant des comparaisons avec les codes de références IPOPT, ALGENCAN et LANCELOT sur une large collection de problèmes. / This thesis focuses on the design, analysis, and implementation of efficient and reliable algorithms for solving nonlinearly constrained optimization problems. We present three new strongly primal-dual algorithms to solve such problems. The first feature of these algorithms is that the control of the iterates is done in both primal and dual spaces during the whole minimization process, hence the name “strongly primal-dual”. In particular, the globalization is performed by applying a backtracking line search algorithm based on a primal-dual merit function. The second feature is the introduction of a natural regularization of the linear system solved at each iteration to compute a descent direction. This allows our algorithms to perform well when solving degenerate problems for which the Jacobian of constraints is rank deficient. The third feature is that the penalty parameter is allowed to increase along the inner iterations, while it is usually kept constant. This allows to reduce the number of inner iterations. A detailed theoretical study including the global convergence analysis of both inner and outer iterations, as well as an asymptotic convergence analysis is presented for each algorithm. In particular, we prove that these methods have a high rate of convergence : superlinear or quadratic. These algorithms have been implemented in a new solver for nonlinear optimization which is called SPDOPT. The good practical performances of this solver have been demonstrated by comparing it to the reference codes IPOPT, ALGENCAN and LANCELOT on a large collection of test problems.

The thesis deals with the readiness of the Czech Republic to adopt Euro from nominal as well as from real criterions point of view. Theory of optimum currency area is introduced in the first part of the thesis. In the second part the particular criterions are analyzed on example of the Czech Republic. In last part the most important consequences related to Euro adoption are examined.

The dissertation consists of two parts. In the first part approximate methods for multidimensional weakly singular integral operators with operator-valued kernels are investigated. Convergence results and error estimates are given. There is considered an application of these methods to solving radiation transfer problems. Numerical results are presented, too. In the second part we consider a polynomial collocation method for the numerical solution of a singular integral equation over the interval. More precisely, the operator of our integral equation is supposed to be of the form \ $aI + b \mu^{-1} S \mu I $\ with \ $S$\ the Cauchy singular integral operator, with piecewise continuous coefficients \ $a$\ and \ $b,$\ and with a Jacobi weight \ $\mu.$\ To the equation we apply a collocation method, where the collocation points are the Chebyshev nodes of the first kind and where the trial space is the space of polynomials multiplied by another Jacobi weight. For the stability and convergence of this collocation method in weighted \ $L^2$\ spaces, we derive necessary and sufficient conditions. Moreover, the extension of these results to an algebra generated by the sequences of the collocation method applied to the mentioned singular integral operators is discussed and the behaviour of the singular values of the discretized operators is investigated. / Die Dissertation beschäftigt sich insgesamt mit der numerischen Analysis singulärer Integralgleichungen, besteht aber aus zwei voneinander unabhängigen Teilen. Der este Teil behandelt Diskretisierungsverfahren für mehrdimensionale schwach singuläre Integralgleichungen mit operatorwertigen Kernen. Darüber hinaus wird hier die Anwendung dieser allgemeinen Resultate auf ein Strahlungstransportproblem diskutiert, und numerische Ergebnisse werden präsentiert. Im zweiten Teil betrachten wir ein Kollokationsverfahren zur numerischen Lösung Cauchyscher singulärer Integralgleichungen auf Intervallen. Der Operator der Integralgleichung hat die Form \ $aI + b \mu^{-1} S \mu I $\ mit dem Cauchyschen singulären Integraloperator \ $S,$\ mit stückweise stetigen Koeffizienten \ $a$\ und \ $b,$\ und mit einem klassischen Jacobigewicht \ $\mu.$\ Als Kollokationspunkte dienen die Nullstellen des n-ten Tschebyscheff-Polynoms erster Art und Ansatzfunktionen sind ein in einem geeigneten Hilbertraum orthonormales System gewichteter Tschebyscheff-Polynome zweiter Art. Wir erhalten notwendige und hinreichende Bedingungen für die Stabilität und Konvergenz dieses Kollokationsverfahrens. Außerdem wird das Stabilitätskriterium auf alle Folgen aus der durch die Folgen des Kollokationsverfahrens erzeugten Algebra erweitert. Diese Resultate liefern uns Aussagen über das asymptotische Verhalten der Singulärwerte der Folge der diskreten Operatoren.

Diese Arbeit befasst sich mit Differential-algebraischen Gleichungen (DAEs). DAEs spielen eine wichtige Rolle in der Modellierung, der Simulation und der Optimierung von Netzwerken und gekoppelten Problemen in vielen Anwendungsgebieten. Es werden in Bezug auf die Modellierung und die numerische Simulation von DAEs bereits bestehende Ergebnisse diskutiert und erweitert. Des Weiteren wird die globale eindeutige Lösbarkeit und die Sensitivität der Lösungen mit Hinsicht auf Störungen der DAEs untersucht. Häufig wird die Modellierung von multiphysikalischen Anwendungen durch die Kopplung mehrerer einzelner DAE Systeme realisiert. Diese Herangehensweise kann hochdimensionale DAEs erzeugen, welche aufgrund von Instabilitäten nicht von klassischen numerischen Methoden, simuliert werden können. Angesichts dieser Herausforderungen werden drei Ziele formuliert: Erstens wird ein globales Lösungstheorem formuliert und bewiesen, welches auf gekoppelte Systeme angewandt werden kann, um deren Kopplungsansatz mathematisch zu rechtfertigen. Zweitens werden numerische Methoden vorgestellt, welche unter wesentlich schwächeren Strukturannahmen stabil sind und sich daher für die Simulation von gekoppelten Systemen eignen. Drittens wird eine Strategie präsentiert, die es ermöglicht, explizite Methoden auf gekoppelte Systeme anzuwenden. Um diese Ziele zu erreichen, braucht man ein Entkopplungsverfahren für DAEs, welches die folgenden drei Eigenschaften erfüllt: Die Komplexität des Entkopplungsverfahrens sollte nicht die Komplexität der DAE überschreiten. Das Entkopplungsverfahren sollte Eigenschaften wie Symmetrie, Monotonie und positive Definitheit erhalten. Das Entkopplungsverfahren sollte durch einen Schritt-für-Schritt Ansatz mit unabhängigen Schritten realisiert werden. Sowohl das Konzept des Tractability Index als auch das des Strangeness Index liefert kein solches Entkopplungsverfahren. Daher wird hier ein neues Index Konzept eingeführt, das diesen Anforderungen entspricht. / This thesis addresses differential-algebraic equations (DAEs). They play an important role in the modeling, simulation and optimization of networks and coupled problems in various applications. The main application in this thesis are coupled problems in electric circuit simulation. We discuss and extend existing results regarding the modeling and numerical simulation of DAEs. Furthermore, we investigate the global unique solvability and the sensitivity of solutions with respect to perturbations of DAEs. Nowadays the modeling of multi-physical applications is often realized by coupling systems of DAEs together with the help of additional coupling terms. This approach may yield high dimensional DAEs which cannot be simulated, due to instabilities, by standard numerical methods. Regarding these challenges we formulate three objectives: First we provide a global solvability theorem which can be applied to coupled systems to mathematically justify their coupling approach. Second we introduce numerical methods which are stable without needing any structural assumptions. Third we provide a way to apply explicit methods to coupled systems to be able to handle the size of the coupled systems by parallelizing the algorithms. To achieve these objectives, we need a decoupling procedure which fulfills the following three properties: The complexity of the decoupling procedure has to reflect the complexity of the DAE, i.e. the decoupling procedure should be state-independent if possible. The decoupling procedure should preserve properties like symmetry, monotonicity and positive definiteness. The decoupling procedure should be realized by a step-by-step approach with independent stages. Both the Tractability Index concept and the Strangeness Index concept do not provide such a decoupling procedure. For this reason we introduce a new index concept which provides such a decoupling procedure.