Extreme value theory aims at modeling extreme but rare events from a probabilistic point of view. It is well-known that so-called generalized Pareto distributions, which are briefly reviewed in Chapter 1, are the only reasonable probability distributions suited for modeling observations above a high threshold, such as waves exceeding the height of a certain dike, earthquakes having at least a certain intensity, and, after applying a simple transformation, share prices falling below some low threshold. However, there are cases for which a generalized Pareto model might fail. Therefore, Chapter 2 derives certain neighborhoods of a generalized Pareto distribution and provides several statistical tests for these neighborhoods, where the cases of observing finite dimensional data and of observing continuous functions on [0,1] are considered. By using a notation based on so-called D-norms it is shown that these tests consistently link both frameworks, the finite dimensional and the functional one. Since the derivation of the asymptotic distributions of the test statistics requires certain technical restrictions, Chapter 3 analyzes these assumptions in more detail. It provides in particular some examples of distributions that satisfy the null hypothesis and of those that do not. Since continuous copula processes are crucial tools for the functional versions of the proposed tests, it is also discussed whether those copula processes actually exist for a given set of data. Moreover, some practical advice is given how to choose the free parameters incorporated in the test statistics. Finally, a simulation study in Chapter 4 compares the in total three different test statistics with another test found in the literature that has a similar null hypothesis. This thesis ends with a short summary of the results and an outlook to further open questions. / Gegenstand der Extremwerttheorie ist die wahrscheinlichkeitstheoretische Modellierung von extremen, aber seltenen Ereignissen. Es ist wohlbekannt, dass sog. verallgemeinerte Pareto-Verteilungen, die in Kapitel 1 kurz zusammengefasst werden, die einzigen Wahrscheinlichkeitsverteilungen sind, mit denen sich Überschreitungen über hohe Schwellenwerte geeignet modellieren lassen, wie z. B. Fluthöhen, die einen Deich überschreiten, Erdbeben einer gewissen Mindeststärke, oder - nach einer einfachen Transformation - Aktienkurse, die einen festen Wert unterschreiten. Jedoch gibt es auch Fälle, in denen verallgemeinerte Pareto-Modelle fehlschlagen könnten. Deswegen beschäftigt sich Kapitel 2 mit gewissen Umgebungen einer verallgemeinerten Pareto-Verteilung und leitet mehrere statistische Tests auf diese Umgebungen her. Dabei werden sowohl multivariate Daten als auch Datensätze bestehend aus stetigen Funktionen auf [0,1] betrachtet. Durch Verwendung einer Notation basierend auf sog. D-Normen wird insbesondere gezeigt, dass die vorgestellten Testverfahren beide Fälle, den multivariaten und den funktionalen, auf natürliche Weise miteinander verbinden. Da das asymptotische Verhalten dieser Tests von einigen technischen Voraussetzungen abhängt, werden diese Annahmen in Kapitel 3 detaillierter analysiert. Insbesondere werden Beispiele für Verteilungen betrachtet, die die Nullhypothese erfüllen, und solche, die das nicht tun. Aufgrund ihrer Bedeutung für die funktionale Version der Tests wird auch der Frage nachgegangen, ob sich ein Datensatz durch stetige Copula-Prozesse beschreiben lässt. Außerdem wird auf die Wahl der freien Parameter in den Teststatistiken eingegangen. Schließlich befasst sich Kapitel 4 mit den Ergebnissen einer Simulationsstudie, um die insgesamt drei Testverfahren mit einem ähnlichen Test aus der Literatur zu vergleichen. Diese Arbeit endet mit einer kurzen Zusammenfassung und einem Ausblick auf weiterführende Fragestellungen.

A completely decomposable group is a direct sum of subgroups of the rationals. An almost completely decomposable group is a torsion free abelian group that contains a completely decomposable group as subgroup of finite index. Tight subgroups are maximal subgroups (with respect to set inclusion) among the completely decomposable subgroups of an almost completely decomposable group. In this dissertation we show an extended version of the theorem of Bezout, give a new criterion for the tightness of a completely decomposable subgroup, derive some conditions under which a tight subgroup is regulating and generalize a theorem of Campagna. We give an example of an almost completely decomposable group, all of whose regulating subgroups do not have a quotient with minimal exponent. We show that among the types of elements of a coset modulo a completely decomposable group there exists a unique maximal type and define this type to be -the- coset type. We give criteria for tightness and regulating in term of coset types as well as a representation of the type subgroups using coset types. We introduce the notion of reducible cosets and show their key role for transitions from one completely decomposable subgroup up to another one containing the first one as a proper subgroup. We give an example of a tight, but not regulating subgroup which contains the regulator. We develop the notion of a fully single covered subset of a lattice, show that V-free implies fully single covered, but not necessarily vice versa, and we define an equivalence relation on the set of all finite subsets of a given lattice. We develop some extension of ordinary Hasse diagrams, and apply the lattice theoretic results on the lattice of types and almost completely decomposable groups. / Eine vollständig zerlegbare Gruppe ist eine direkte Summe von Untergruppen der rationalen Zahlen. Eine fast vollständig zerlegbare Gruppe ist eine torsionsfreie abelsche Gruppe, die eine vollständig zerlegbare Gruppe als Untergruppe von endlichem Index enthält. Tight Untergruppen sind bezüglich Mengeninklusion maximale Elemente der Menge der vollständig zerlegbaren Untergruppen einer fast vollständig zerlegbaren Gruppe. In dieser Dissertation zeigen wir eine erweiterte Version des Satzes von Bezout, geben ein neues Kriterium an, mit dem festgestellt werden kann, ob eine Untergruppe tight ist, leiten daraus einige Bedingungen ab, unter denen eine tight Untergruppe regulierend ist, und verallgemeinern einen Satz von Campagna. Wir geben ein Beispiel einer fast vollständig zerlegbaren Gruppe an, deren sämtliche regulierende Untergruppen nicht minimalen Exponenten des Quotienten haben. Wir zeigen, daß unter den Typen der Elemente einer Nebenklasse modulo einer vollständig zerlegbaren Gruppe ein eindeutig definierter maximaler Typ existiert und nennen diesen Typen -den- Nebenklassentypen. Wir geben Kriterien für tight und regulierend mit Hilfe von Nebenklassentypen, sowie eine Darstellung der Typenuntergruppen. Wir führen den Begriff der reduziblen Nebenklassen ein und zeigen die Schlüsselrolle, die diese beim Übergang von einer vollständig zerlegbaren Untergruppe zu einer anderen, die die erste enthält, haben. Wir geben ein Beispiel einer tight Untergruppe an, die nicht regulierend ist, aber den Regulator enthält. Wir führen den Begriff einer "fully single covered" Untermenge eines Verbandes ein, zeigen daß V-frei "fully single covered" impliziert, aber nicht umgekehrt, und definieren eine Äquivalenzrelation auf der Menge aller endlichen Untermengen eines Verbandes. Wir entwickeln eine Erweiterung der üblichen Hasse Diagramme und wenden die verbandstheoretischen Ergebnisse auf die Typenmenge fast vollständig zerlegbarer Gruppen an.

Zugl.: Berlin, Humboldt-Univ., Diss., 2006

We consider scattering in $R^n$, $nge 2$, described by the Schr"odinger operator $P(h)=-h^2Delta+V$, where $V$ is a short-range potential. With the aid of Maslov theory, we give a geometrical formula for the semiclassical asymptotics as $hto 0$ of the scattering amplitude $f(omega_-,omega_+;lambda,h)$ $omega_+neqomega_-$) which remains valid in the presence of focal points at infinity (caustics). Crucial for this analysis are precise estimates on the asymptotics of the classical phase trajectories and the relationship between caustics in euclidean phase space and caustics at infinity. / Wir betrachten Streuung in $R^n$, $nge 2$, beschrieben durch den Schr"odinger operator $P(h)=-h^2Delta+V$, wo $V$ ein kurzreichweitiges Potential ist. Mit Hilfe von Maslov Theorie erhalten wir eine geometrische Formel fuer die semiklassische Asymptotik ($hto 0$) der Streuamplitude $f(omega_-,omega_+;lambda,h)$ ($omega_+neqomega_-$) welche auch bei Vorhandensein von Fokalpunkten bei Unendlich (Kaustiken) gueltig bleibt.

Since 1971, the Freudenthal Institute has developed an approach to mathematics education named Realistic Mathematics Education (RME). The philosophy of RME is based on Hans Freudenthal’s concept of ‘mathematics as a human activity’. Prof. Hans Freudenthal (1905-1990), a mathematician and educator, believes that ‘ready-made mathematics’ should not be taught in school. By contrast, he urges that students should be offered ‘realistic situations’ so that they can rediscover from informal to formal mathematics. Although mathematics education in Vietnam has some achievements, it still encounters several challenges. Recently, the reform of teaching methods has become an urgent task in Vietnam. It appears that Vietnamese mathematics education lacks necessary theoretical frameworks. At first sight, the philosophy of RME is suitable for the orientation of the teaching method reform in Vietnam. However, the potential of RME for mathematics education as well as the ability of applying RME to teaching mathematics is still questionable in Vietnam. The primary aim of this dissertation is to research into abilities of applying RME to teaching and learning mathematics in Vietnam and to answer the question “how could RME enrich Vietnamese mathematics education?”. This research will emphasize teaching geometry in Vietnamese middle school. More specifically, the dissertation will implement the following research tasks: • Analyzing the characteristics of Vietnamese mathematics education in the ‘reformed’ period (from the early 1980s to the early 2000s) and at present; • Implementing a survey of 152 middle school teachers’ ideas from several Vietnamese provinces and cities about Vietnamese mathematics education; • Analyzing RME, including Freudenthal’s viewpoints for RME and the characteristics of RME; • Discussing how to design RME-based lessons and how to apply these lessons to teaching and learning in Vietnam; • Experimenting RME-based lessons in a Vietnamese middle school; • Analyzing the feedback from the students’ worksheets and the teachers’ reports, including the potentials of RME-based lessons for Vietnamese middle school and the difficulties the teachers and their students encountered with RME-based lessons; • Discussing proposals for applying RME-based lessons to teaching and learning mathematics in Vietnam, including making suggestions for teachers who will apply these lessons to their teaching and designing courses for in-service teachers and teachers-in training. This research reveals that although teachers and students may encounter some obstacles while teaching and learning with RME-based lesson, RME could become a potential approach for mathematics education and could be effectively applied to teaching and learning mathematics in Vietnamese school. / Seit 1971 wurde an dem renommierten Freudenthal Institut in Utrecht ein als Realistic Mathematics Education (RME) bezeichneter mathematikdidaktischer Ansatz entwickelt. Die Philosophie von RME beruht auf Hans Freudenthals Auffassung von Mathematik als menschlicher Aktivität. Der Mathematiker und Didaktiker Prof. Hans Freudenthal (1905 – 1990) plädierte dafür, dass Mathematik an den Schulen nicht als Fertigprodukt unterrichtet werden sollte. Im Gegensatz dazu forderte er, den Schülern an ‚realistischen’ Situationen nicht-formale und formale Mathematik wieder entdecken zu lassen. Obwohl die mathematische Schulbildung in Vietnam in den letzten Jahrzehnten schon einige Fortschritte gemacht hat, steht sie noch vor großen Herausforderungen. Derzeit ist die Reform der Unterrichtsmethoden eine dringliche Aufgabe in Vietnam. Augenscheinlich ermangelt es der Mathematikdidaktik in Vietnam an dem dazu notwendigen theoretischen Rahmen. Die Philosophie von RME eignet sich grundsätzlich als Orientierung für die Reform der Unterrichtsmethoden in Vietnam. Allerdings ist die Potenz von RME für die mathematische Schulbildung in Vietnam und die Möglichkeiten, RME im Mathematikunterricht anzuwenden, noch zu klären. Das Hauptziel dieser Arbeit war zu erforschen, wie RME beim Mathematik-Lernen und -Lehren in Vietnam eingesetzt werden kann und die Frage zu beantworten: Wie kann RME den Mathematikunterricht in Vietnam bereichern? Dazu wurde insbesondere der Geometrieunterricht in der Sekundarstufe I betrachtet. Im Einzelnen beinhaltet die Untersuchung: • eine Analyse der vietnamesischen Mathematikdidaktik in der ‘Reformperiode’ (etwa von 1980 bis 2000) • die Konzeption, Durchführung und Auswertung einer Befragung von 152 Mittelschullehrern aus verschiedenen vietnamesischen Provinzen und Städten zum Mathematikunterricht in Vietnam • eine Analyse von RME einschließlich der Freudenthalschen Sicht von RME und der Charakteristika von RME • die Diskussion, wie man RME-basierten Unterrichtseinheiten gestalten und diese in den Mathematikunterricht in Vietnam integrieren kann • Test solcher Einheiten in vietnamesischen Mittelschulen • Analyse der Rückmeldungen anhand der Schülerarbeitsblätter und der Lehrerberichte • Diskussion der Chancen und Probleme von RME-basierten Unterrichtseinheiten im Geometrieunterricht vietnamesischer Mittelschulen • Diskussion von Vorschläge zur Entwicklung und zum Einsatz RME- basierter Unterrichtseinheiten in Vietnam, einschließlich von Hinweisen für Lehrende und der Konzeption von Ausbildungs- und Fortbildungskursen zu RME Die Untersuchung zeigt, dass – obwohl Lehrer wie Schüler zunächst einige Hindernisse beim Lehren und Lernen mit RME- basierten Unterrichtseinheiten zu bewältigen haben werden – RME ein mächtiger mathematikdidaktischer Ansatz ist, der wirkungsvoll im Lehren und Lernen von Mathematik in vietnamesischen Schulen angewandt werden kann.

Simulation von Federmassenschwingern

Introducing a new method for measureing ultra-short laser pulses, the research group "Solid State Light Sources" of the Max Born Institute for Nonlinear Optics and Short Pulse Spectroscopy, Berlin, encountered a new type of autoconvolution problem. The so called SD-SPIDER method aims for the reconstruction of the real valued phase of a complex valued laser pulse from noisy measurements. The measurements are also complex valued and additionally influenced by a device-related kernel function. Although the autoconvolution equation has been examined intensively in the context of inverse problems, results for complex valued functions occurring as solutions and right-hand sides of the autoconvolution equation and for nontrivial kernels were missing. The thesis is a first step to bridge this gap. In the first chapter, the physical background is explained and especially the autoconvolution effect is pointed out. From this, the mathematical model is derived, leading to the final autoconvolution equation. Analytical results are given in the second chapter. It follows the numerical treatment of the problem in chapter three. A regularization approach is presented and tested with artificial data. In particular, a new parameter choice rule making use of a specific property of the SD-SPIDER method is proposed and numerically verified. / Bei der Entwicklung einer neuen Methode zur Messung ultra-kurzer Laserpulse stieß die Forschungsgruppe "Festkörper-Lichtquellen" des Max-Born-Institutes für Nichtlineare Optik und Kurzzeitspektroskopie, Berlin, auf ein neuartiges Selbstfaltungsproblem. Die so genannte SD-SPIDER-Methode dient der Rekonstruktion der reellen Phase eines komplexwertigen Laserpulses mit Hilfe fehlerbehafteter Messungen. Die Messwerte sind ebenfalls komplexwertig und zusätzlich beeinflusst von einer durch das Messprinzip erzeugten Kernfunktion. Obwohl Selbstfaltungsgleichungen intensiv im Kontext Inverser Probleme untersucht wurden, fehlen Resultate für komplexwertige Lösungen und rechte Seiten ebenso wie für nichttriviale Kernfunktionen. Die Diplomarbeit stellt einen ersten Schritt dar, diese Lücke zu schließen. Im ersten Kapitel wird der physikalische Hintergrund erläutert und insbesondere der Selbstfaltungseffekt erklärt. Davon ausgehend wird das mathematische Modell aufgestellt. Kapitel zwei befasst sich mit der Analysis der Gleichung. Es folgt die numerische Behandlung des Problems in Kapitel drei. Eine Regularisierungsmethode wird vorgestellt und an künstlichen Daten getestet. Insbesondere wird eine neue Regel zur Wahl des Regularisierungsparameters vorgeschlagen und numerisch bestätigt, welche auf einer speziellen Eigenschaft des SD-SPIDER Verfahrens beruht.

In this presentation I will report on a work-in-progress study that I am presently undertaking with second year General Mathematics undergraduate B.Ed students at a private institution for teacher education in South Africa. I first implemented the idea of reflective writing informally with scholars and then later for assessment purposes with undergraduate students. These tasks provoked very different responses from the scholars and university students, both positive and negative and prompted informal research by myself to ascertain how reflective practices can be incorporated into the mathematics curriculum. My primary objective is to investigate how I, as a lecturer can encourage and motivate students to engage in and make reflective practices an integral part of both their learning and understanding of mathematics and their teaching practice. Thus the focus of my presentation will be on different types of reflective practices and how they can be incorporated into a higher education mathematics programme.

This paper deals with decision problems related to the star problem in trace monoids, which means to determine whether the iteration of a recognizable trace language is recognizable. Due to a theorem by Richomme from 1994[30,31], we know that the Star Problem is decidable in trace monoids which do not contain a C4-submonoid. The C4 is (isomorphic to) the Caresian Product of two free monoids over doubleton alphabets. It is not known, whether the Star Problem is decidable in C4 or in trace monoids containing a C4. In this paper, we show undecidability of some related problems: Assume a trace monoid which contains a C4. Then, it is undecidable whether for two given recognizable languages K and L, we have K ⊆ L*, although we can decide K* ⊆ L. Further, we can not decide recognizability of K ∩ L* as well as universality and recognizability of K U L*.

This paper deals with a connection between two decision problems for recognizable trace languages: the star problem and the finite power property problem. Due to a theorem by Richomme from 1994 [26, 28], we know that both problems are decidable in trace monoids which do not contain a C4 submonoid. It is not known, whether the star problem or the finite power property are decidable in the C4 or in trace monoids containing a C4. In this paper, we show a new connection between these problems. Assume a trace monoid IM (Σ, I) which is isomorphic to the Cartesian Product of two disjoint trace monoids IM (Σ1, I1) and IM (Σ2, I2). Assume further a recognizable language L in IM (Σ, I) such that every trace in L contains at least one letter in Σ1 and at least in one letter in Σ2. Then, the main theorem of this paper asserts that L* is recognizable iff L has the finite power property.