In this thesis we discuss different types of regularity for distributions which appear in the theory of pseudo-differential operators and partial differential equations. Partial differential equations often appear in science and technology. For example the Schrödinger equation can be used to describe the change in time of quantum states of physical systems. Pseudo-differential operators can be used to solve partial differential equations.  They are also appropriate to use when modeling different types of problems within physics and engineering. For example, there is a natural connection between pseudo-differential operators and stationary and non-stationary filters in signal processing. Furthermore, the correspondence between symbols and operators when passing from classical mechanics to quantum mechanics essentially agrees with symbols and operators in the Weyl calculus of pseudo-differential operators. In this thesis we concentrate on investigating how regularity properties for solutions of partial differential equations are affected under the mapping of pseudo-differential operators, and in particular of the free time-dependent Schrödinger operators. The solution of the free time-dependent Schrödinger equation can be expressed as a pseudo-differential operator, with non-smooth symbol, acting on the initial condition. We generalize a result about non-tangential convergence, which was obtained by Sjögren and Sjölin (1989) for the free time-dependent Schrödinger equation. Another way to describe regularity for a distribution is to use wave-front sets. They do not only describe where the singularities are, but also the directions in which these singularities appear. The first types of wave-front sets (analytical wave-front sets) were introduced by Sato (1969, 1970). Later on Hörmander introduced ``classical'' wave-front sets (with respect to smoothness) and showed results in the context of pseudo-differential operators with smooth symbols, cf. Hörmander (1985). In this thesis we consider wave-front sets with respect to Fourier Banach function spaces. Roughly speaking, we take B as a Banach space, which is invariant under translations and embedded between the space of Schwartz functions and the space of temperated distributions. Then we say that the wave-front set of a distribution contains all points (x0, ξ0) such that no localization of the distribution at x0, belongs to FB in the direction ξ0. We prove that pseudo-differential operators with smooth symbols shrink the wave-front set and we obtain opposite embeddings by using sets of characteristic points of the operator symbols. / I denna avhandling diskuterar vi olika typer av regularitet för distributioner som uppkommer i teorin för pseudodifferentialoperatorer och partiella differentialekvationer. Partiella differentialekvationer förekommer inom naturvetenskap och teknik. Exempelvis kan Schrödingerekvationen användas för att beskriva förändringen med tiden av kvanttillstånd i fysikaliska system. Pseudodifferentialoperatorer kan användas för att lösa partiella differential\-ekvationer. De användas också för att modellera olika typer av problem inom fysik och teknik. Det finns till exempel en naturlig koppling mellan pseudodifferentialoperatorer och stationära och icke-stationära filter i signalbehandling. Vidare gäller att relationen mellan symboler och operatorer vid övergången från klassisk mekanik till kvantmekanik i huvudsak överensstämmer med symboler och operatorer inom Weylkalkylen för pseudodifferentialoperatorer. I den här avhandlingen koncentrerar vi oss på att undersöka hur regularitetsegenskaper för lösningar till partiella differentialekvationer påverkas under verkan av pseudodifferentialoperatorer, och speciellt för de fria tidsberoende Schrödingeroperatorerna. Lösningen av den fria tidsberoende Schrödingerekvationen kan uttryckas som en pseudodifferentialoperator, med icke-slät symbol, verkande på begynnelsevillkoret. Vi generaliserar ett resultat om icke-tangentiell konvergens av Sjögren och Sjölin (1989) för den fria tidsberoende Schrödingerekvationen. Ett annat sätt att beskriva regularitet hos en distribution är med hjälp av vågfrontsmängder. De beskriver inte bara var singulariteterna finns, utan också i vilka riktningar dessa singulariteter förekommer. De första typerna av vågfrontsmängder (analytiska vågfrontsmängder) introducerades av Sato (1969, 1970). Senare introducerade Hörmander ''klassiska'' vågfrontsmängder (med avseende på släthet) och visade resultat för verkan av pseudodifferentialoperatorer med släta symboler, se  Hörmander (1985). I denna avhandling betraktar vi vågfrontsmängder med avseende på Fourier Banach funktionsrum. Detta kan ses som att vi låter B vara ett Banachrum, som är invariant under translationer och är inbäddat mellan rummet av Schwartzfunktioner och rummet av tempererade distributioner. Vågfrontsmängden av en distribution innehåller alla punkter (x0, ξ0) så att ingen lokalisering av distributionen kring x0, tillhör FB i riktningen ξ0. Vi visar att pseudodifferentialoperatorer med släta symboler krymper vågfrontsmängden och vi får motsatta inbäddningar med hjälp mängder av karakteristiska punkter till operatorernas symboler.

Lithium‐ion batteries are particularly suitable as energy storage solutions in high power applications, such as hybrid electric vehicles. It is generally considered that one of the processes that limit the power density for lithium‐ion batteries is the mass transport in the electrolyte. Yet, it is still difficult to find a set of properties that fully describe the mass transport for the most common electrolytes. In this work, characterization studies of the mass transport were undertaken for two technically important lithium‐ion battery electrolytes: (1) a liquid electrolyte which consist of LiPF6 dissolved in ethyl methyl carbonate (EMC) and ethylene carbonate (EC) and, (2) a gel electrolyte which consists of LiPF6 dissolved in ethylene carbonate, propylene carbonate (PC) and poly(vinylidenefluoride‐hexafluoropropylene) (P(VdFHFP)).The mass transport in the electrolytes was characterized by combining several experiments. The Maxwell‐Stefan equation was used as basis for the characterization. Models of the transport were formulated from the equation and the apparent transport properties were identified. The characterization methods were first analyzed mathematically in order to establish at which conditions the characterization experiments should be performed. The values of the apparent transport properties were then obtained by optimizing the models to the experimental responses. In order to give the characterization results a comprehensible interpretation and to allow benchmarking of electrolytes, the concept of a normalized potential gradient was introduced.The characterization results of the liquid electrolyte were used in a full cell model of a LiNi0.8Co0.15Al0.05O2 | LiPF6 EC:EMC (3:7) | MAG‐10 cell. The model was developed to analyze the mass transport during a hybrid pulse power characterization (HPPC) test. The analysis was made with a method where the polarization was split up into parts each associated with a process within the cell. The optimum composition in terms of mass transport was found to lie between 0.5 and 1.2 mol/dm3 LiPF6 for the liquid electrolyte and between 5 and 7 wt. % LiPF6 for the gel electrolyte. Less amount of polymer in the gel electrolyte gave a faster mass transport. It was also found that the mass transport in the liquid electrolyte contributed to a major part of the polarization during HPPC tests. / Litiumjonbatterier är speciellt lämpliga som ackumulatorer i högeffektsapplikationer som elhybridfordon. Det är idag allmänt accepterat att en av processerna som begränsar effekttätheten för litiumjonbatterier är masstransporten i elektrolyten. Trots detta är det fortfarande svårt att få tag på data som fullständigt beskriver masstransporten i de vanligaste elektrolyterna. I det här arbetet har masstransportkarakteriseringar gjorts för två tekniskt viktiga elektrolyter: (1) en vätskeelektrolyt som består av LiPF6 upplöst i etylenkarbonat (EC) och etylmetylkarbonat (EMC), och (2) en gel elektrolyt som består av LiPF6 upplöst i EC, propylenkarbonat (PC) och poly(vinylidene fluoride‐hexafluoro propylene) (P(VdFHFP)). Masstransporten i elektrolyterna karakteriserades genom att kombinera ett antal karakteriseringsexperiment. Maxwell‐Stefans ekvation användes som utgångspunkt i karakteriseringarna. Modeller av transporten formulerades från ekvationen och de effektiva transportegenskaperna identifierades. En matematisk analys gjordes först av karakteriseringstekniken, så att det kunde fastslås för vilka förhållanden experimenten skulle utföras. Värderna av transportegenskaperna erhölls genom att optimera modellerna till det experimentella beteendet. För att ge karakteriseringsresultaten en begriplig tolkning och för att kunna mäta prestandan av elektrolyter, infördes konceptet normaliserad potentialgradient. Resultatet från karakteriseringen av vätskeelektrolyten användes i en model av en LiNi0.8Co0.15Al0.05O2 | LiPF6 EC:EMC (3:7) | MAG‐10 cell. Modellen utvecklades för att analysera masstransporten i cellen under ett hybridpulstest (HPPC). Analysen gjordes med en metod där polarisationen delades upp i delar som var och en var kopplad till en process i batteriet. Den optimala sammansättningen med avseende på masstransporten låg i regionen 0.5–1.2 mol/dm3 LiPF6 för vätskeelektrolyten och 5‐7 vikt% LiPF6 för gelelektrolyten. Mindre mängd polymer i gelelektrolyten gav en snabbare masstransport. Det konstaterades också att masstransporten i vätskeelektrolyten bidrog med en av de största delarna till polarisationen i HPPC testen. / QC 20110128

Den allmänna fysiska aktiviteten har stadigt minskat i stora delar av världen. Aktiva skoltransporter, till vilka gång och cykel räknas, visar på en liknande trend. Samtidigt kan fysisk aktivitet bland annat motverka olika former av cancer, hjärt- och kärlsjukdomar samt fetma och övervikt. Det har visats att det finns ett samband mellan socioekonomiska variabler och grad av fysisk aktivitet. Socioekonomi kan således vara en viktig påverkande faktor i frågan om hälsa och välbefinnande, både för vuxna och barn. Statistiska analyser, i kombination med geografisk metodik och rumslig analys är användbart när ojämlikhet studeras då socioekonomiska skillnader ofta är platsbunden och hänger samman med den byggda miljön. Studien visar att en nätverksanalys tillsammans med en friktionsekvation kan användas i arbetet med förändringar av den fysiska miljön för att skapa säkrare vägar där barn och vuxna vill gå och cykla till skola, arbete och fritidsaktiviteter. Verktyget som arbetats fram i studien kan exempelvis vara användbart för kommuner, länsstyrelser och stadsplanerare i arbetet för att främja en mer aktiv livsstil. Fokus ligger i första hand på att underlätta samhällsplaneringsarbete i syfte att gynna användandet av aktiva transportsätt för barn och ungdomar. Vidare visar studien att barn från familjer med högre inkomst tenderar att transportera sig med bil framför aktiva transportsätt. Även gällande vårdnadshavarnas födelseland och utbildningsnivå syns skillnader i val av transportsätt. Rörande utbildningsnivå finns indikationer på att aktiva transportsätt väljs bort när utbildningsnivån ökar. Angående födelseland verkar barn vars vårdnadshavare är födda utanför Europa välja bort bilen och istället använda sig av aktiva transportsätt, vilket är det motsatta gällande barn vars vårdnadshavare är födda i Sverige. Kopplingen mellan socioekonomiska faktorer och transportsätt förefaller vara förknippad till resurser i Stockholms kommun. Studien visar på hur en harmonisering mellan olika aktörer såsom forskare, myndigheter och kommuner skulle kunna leda till förbättrade förutsättningar för aktiva transporter och i förlängningen till ett mer hållbart samhälle ur ett socialt, ekonomiskt och miljömässigt perspektiv. / General physical activity has steadily declined in large parts of the world, concurrently active school transport, e.g. walking and cycling, shows a similar trend. The decrease in the amount of physical activity is urgent since it can counteract various forms of cancer, cardiovascular disease as well as obesity. It has been shown that there is a relationship between socioeconomic variables and degree of physical activity. Socioeconomics can thus be an important influencing factor regarding health and well-being, both for adults and children. Statistical analysis, in combination with geographical methodology and spatial analysis, is useful when studying inequality as socio-economic differences often are local and related to the built environment. The study shows that a network analysis together with a friction equation can be used in the work of changing the physical environment to create safer roads where children and adults want to walk and cycle to school, work and leisure activities. The tool developed in the study can be useful for municipalities, county councils and city planners in their work to promote a more active lifestyle. The focus is primarily on facilitating community planning work with the aim of promoting the use of active modes of transport for children and adolescents. Furthermore, the study shows that children from families with higher incomes tend to transport themselves by car over active modes of transport. Differences in the choice of mode of transport are also apparent regarding the country of birth and the level of education. Regarding education level there are indications that active modes of transport are neglected when the education level increases. Concerning the country of birth, children whose guardians are born outside Europe appear not to use the car as a mode of transport, and instead use active modes of transport. On the contrary, children whose guardians are born in Sweden tend to have the car as their primary mode of transport. The connection between socio-economic factors and modes of transport seems to be linked to resources in Stockholm municipality. Moreover, this study shows how a harmonization between different actors such as researchers, authorities and municipalities could lead to improved conditions for active transport and, by extension, to a more sustainable society from a social, economic and environmental perspective.

In this thesis we look at acoustic wave propagation under water. We look in particular at waves generated by a point source and what happens with the propagation when we model the bottom as flat or as curvilinear. We assume the source to be working at a certain frequency and therefore we model this problem by solving the Helmholtz equation. Since Helmholtz equation has some unwanted numerical properties we are interested in finding new numerical methods that could accelerate the solver. In this thesis we use the Waveholtz iteration, which solves Helmholtz equation by connecting it to the time-dependent wave equation. We use finite differences and the SBP-SAT method to approximate the spatial problem numerically and for modelling the sea bottom we use curvilinear coordinates.  To compare the Waveholtz iteration we also solve Helmholtz equation with a naive solver. The naive solver consists of approximating the equation with finite differences and then solving the linear system of equation by some iterative solver, which for our tests will be GMRES. The results show that the Waveholtz iteration converges in less iterations than our naive solver. It also shows that the number of iterations stays unchanged when changing our discretization, which otherwise is a big problem for our naive solver. This allows us to increase the accuracy of our numerical solution without changing the computation time too much.  We show that the number of iterations increases according to theory for an increasing frequency, and that for open problems we even see a smaller increase. For certain resonant frequencies in Helmholtz equation we do not expect the Waveholtz iteration to converge. In the neighbourhood of these frequencies the convergence becomes slow and we need many iterations for a solution of a certain accuracy. By reformulating the Waveholtz iteration as a Krylov solution we can see that resonances in Helmholtz equation have a smaller impact of the convergence. / I detta examensarbete undersöker vi akustisk vågutbredning i vatten. Vi kollar specifikt på vågor som genereras av en punktkälla och vad som sker när vi modellerar botten som plan eller som kurvlinjär. Då vi antar att punktkällan arbetar vid en bestämd frekvens, kommer vi modellera det fysikaliska problemet genom att lösa Helmholtz ekvation. Helmholtz ekvation har dock några numeriska egenskaper som är oönskade, och därför finns ett intresse av att hitta nya numeriska metoder som löser ekvationen. I detta examensarbete undersöker vi Waveholtz iteration, som löser Helmholtz ekvation genom att koppla den till den tidsberoende vågekvationen. Vi använder finita differenser och SBP-SAT metoden för att approximera det rumsliga problemet numeriskt. För att ge en detaljerad beskrivning av botten använder vi kurvlinjära koordinater. För att jämföra Waveholtz iterationen med något löser vi även Helmholtz med hjälp av en naiv lösare. Den naiva lösaren består av att approximera problemet med finita differenser och sedan lösa det linjära systemet rakt av med en iterativ lösare (vilket för våra fall kommer vara GMRES). Resultatet visar att Waveholtz iteration konvergerar på ett lägre antal iterationer än vår naiva lösare. Det visar även att antalet iterationer inte förändras när vi ändrar diskretisering, vilket annars är ett problem för vår naiva lösare. Detta innebär att vi kan få en högre noggrannhet utan att förlänga beräkningstiden alltför mycket.  Vi visar även att antalet iterationer ökar som förväntat med en ökad frekvens, samt att för öppna problem så ökar antalet iteration mindre än enligt teorin. Vid vissa resonanta frekvenser i Helmholtz ekvation förväntar vi oss att Waveholtz iteration inte kommer konvergerar. I närheten av dessa frekvenser blir konvergensen långsam och vi behöver många iterationer för att lösa problemet. Genom att formulera Waveholtz iteration som en Krylov lösning kommer resonanser i Helmholtz ekvation ge en mindre negativ effekt på konvergensen än om den är formulerad som en fixpunkts iteration.

The aim of this thesis is to improve the knowledgebase regarding the technical lifetime of radio circuit boards. The purpose is to create opportunities to facilitate the design of products that live up to the customers' requirements and to Ericsson's sustainable responsibility goals. The problem at hand was to look for the average temperature that has contribiuted to the performance degradation of circuit boards used in the field. The method was to measure the performance degradation of capacitors used in a power distribution function on the circuit board and combining those values with the time the circuit board has been in operation, to derive the average operation temperature with the help of the Arrhenius equation. The radio circuit board used in the field showed signs of performance degradation that could be interpreted as having reached the end of its technical lifetime after being used for 31 800 hours (3,6 years) at an average temperature of 78 °C to 79 °C. For it to be possible to interpret the temperature results of the unit used in the field, the three parameters: measured performance degradation, time of operation and average temperature at that time, had to be collected. All three parameters are key when evaluating technical lifetime since they need to be interpreted in relation to each other. The temperature results exists in a thermodynamic system that includes the capacitors, circuit board, the temperature of the surrounding environment, and the global climate. The temperature results and the measured performance degradation is a consequence of how the radio was operated, which is linked to the desired performance it was designed for. The radio circuit boards are also designed to comply with customers' requirements and the requirements based in the companys's sustainability responsibility goals. It is likely that the desired performance of radios in the future needs to be balanced with the company's sustainability responisibility goals, and the temperatures created as an effect of climate change. / Målet med detta examensarbete var att öka kunskapen om radiokretskorts tekniska livslängd. Syftet var att skapa möjligheter att främja utveckling av produkter som möter kunders krav samt de krav som följer av Ericssons strategi för hållbarhet och ansvarsfullt företagande. Problemformuleringen består av att söka efter medeltemperaturen som har bidragit till den prestandadegradering som lett till att kretskort i fält nått slutet på sin tekniska livslängd. Metoden som användes för att kunna härleda medeltemperaturen under drift var att mäta prestandadegraderingen hos kondensatorer som används i en specifik kraftfördelningsfunktion på radiokretskort och kombinera dessa mätvärden med tiden kretskortet varit i drift. Tiden och temperaturen härleddes med hjälp av Arrhenius ekvation. Den radiokretskortsenhet som användes i fält kan tolkas ha nått slutet på sin tekniska livslängd efter 31 800 timmar (3,6 år) och under tiden i drift haft medeltemperaturen på ungefär 78 °C till 79 °C. För att det skulle vara möjligt att tolka temperaturresultatet för radiokretskortet som användes i fält behövde följande tre parameterar samlas in: uppmätt prestandadegradering, tiden som radiokretskortet varit i drift samt medeltemperaturen under driftstiden. Samtliga tre parameterar behöver analyseras i relation till varandra när den tekniska livslängden ska utvärderas. Temperaturresultatet existerar i ett termodynamiskt system som består av kondensatorerna, krestkortet, temperaturen i den omkringliggande miljön samt det globala klimatsystemet. Temperaturresultatet och den uppmätta prestandadegraderingen är en konsekvens av hur radion har använts och är länkat till den den prestanda radion är designad för. Radiokretskorten är också designade för att följa kundernas krav och de krav som följer av Ericssons strategi för hållbarhet och ansvarsfullt företagande. Det är sannolikt att den önskade prestandan hos radioprodukter i framtiden behöver balanseras med de krav som följer av Ericssons strategi för hållbart företagande samt de temperaturer som skapas som konsekvens av klimatförändringarna.

Cosmology is the study of the universe as a whole, and attempts to describe the behaviour of the universe mathematically. The simplest relativistic cosmological models are derived from Einstein's field equations with the assumptions of isotropy and homogeneity. In this thesis, a few simple cosmological models will be derived and evaluated with respect to their description of our universe i.e., how well they match observational data from e.g., the cosmic background radiation and redshift from distant supernovae. The models are derived from Einstein's field equations, which is why a large portion of the thesis will lay the ground work for the field equations by introducing and explaining the language of tensors. / Kosmologi är läran om universum i stort samt dess matematiska beskrivning. De enklaste relativistiska kosmologiska modellerna kan härledas från Einsteins fältekvationer med hjälp av antaganden om isotropi och homogenitet. I denna rapport kommer ett par av de enklaste modellerna att härledas, samt evalueras baserat på hur väl de beskriver vårt universum, det vill säga hur bra de passar de observationer som gjorts på exempelvis den kosmiska bakgrundsstrålningen och rödskifte från avlägsna supernovor. Modellerna härleds utifrån Einsteins fältekvationer, varför en stor del av rapporten består av en introduktion till tensoranalys.

The aim of this bachelor's thesis is to use three variants of the discrete Fourier transform (DFT) and compare their computational cost. The transformation will be used to numerically solve partial differential equations (PDE). In its simplest form, the DFT can be regarded as a matrix multiplication. It turns out that this matrix has some nice properties that we can exploit. Namely that it is well-conditioned and the inverse of the matrix elements is similar to the original matrix element, which will simplifies the implementation. Also, the matrix can be rewritten using different properties of complex numbers to reduce computational cost. It turns out that each transformation method has its own benefits and drawbacks. One of the methods makes the cost lower but can only use data of a fixed size. Another method needs a specific library to work but is way faster than the other two methods. The type of PDE that will be solved in this thesis are advection and diffusion, which aided by the Fourier transform, can be rewritten as a set of ordinary differential equations (ODE). These ODEs can then be integrated in time with a Runge-Kutta method. / Detta kandidatarbete går ut på att betrakta tre olika diskreta fouriertransformer och jämföra deras beräkningstid. Fouriertransformen används sedan också för att lösa partiella differentialekvationer (PDE). Fouriertransformerna som betraktas kan ses som en matrismultiplikation. Denna matrismultiplikation visar sig har trevliga egenskaper. Nämligen att matrisen är välkonditionerad och att matrisinversen element liknar ursprungsmatrisens element, vilket kommer underlätta implementationen. Matrisen kan dessutom skrivas om genom diverse samband hos komplexa tal för att få snabbare beräkningstid. PDE:na som betraktas i detta kandiatarbete är advektions och diffusions, vilket med speciella antaganden kan skrivas om till en ordinär differentialekvation som löses med en Runge-Kutta metod. Fouriertransformen används för att derivera, då det motsvarar en multiplikation. Det visar sig att alla metoder har fördelar och nackdelar. Ena metoden gör beräkningen snabbare men kan endast använda sig av datamängder av viss storlek. Andra metoden kräver ett specifikt bibliotek för att fungera men är mycket snabbare än de andra två.

In this thesis, important theories in financial mathematics will be explained and derived. These theories will later be used to value financial derivatives. An analytical formula for valuing European call and put option will be derived and European call options will be valued under the Black-Scholes partial differential equation using three different finite difference methods. The Crank-Nicholson method will then be used to value American call options and solve their corresponding free boundary value problem. The optimal exercise boundary can then be plotted from the solution of the free boundary value problem. The algorithm for valuing American call options will then be further developed to solve the stock loan problem. This will be achieved by exploiting a link that exists between American call options and stock loans. The Crank-Nicholson method will be used to value stock loans and their corresponding free boundary value problem. The optimal exit boundary can then be plotted from the solution of the free boundary value problem. The results that are obtained from the numerical calculations will finally be used to discuss how different parameters affect the valuation of American call options and the valuation of stock loans. In the end of the thesis, conclusions about the effect of the different parameters on the optimal prices will be presented. / I det här kandidatexamensarbetet kommer fundamentala teorier inom finansiell matematik förklaras och härledas. Dessa teorier kommer lägga grunden för värderingen av finansiella derivat i detta arbete. En analytisk formel för att värdera europeiska köp- och säljoptioner kommer att härledas. Dessutom kommer europeiska köpoptioner att värderas numeriskt med tre olika finita differensmetoder. Den finita differensmetoden Crank-Nicholson kommer sedan användas för att värdera amerikanska köpoptioner och lösa det fria gränsvärdesproblemet (free boundary value problem). Den optimala omvandlingsgränsen (Optimal Exercise Boundary) kan därefter härledas från det fria gränsvärdesproblemet. Algoritmen för att värdera amerikanska köpoptioner utökas därefter till att värdera lån med aktier som säkerhet. Detta kan åstadkommas genom att utnyttja ett samband mellan amerikanska köpoptioner med lån där aktier används som säkerhet. Den finita differensmetoden Crank-Nicholson kommer dessutom att användas för att värdera lån med aktier som säkerhet. Den optimala avyttringsgränsen (Optimal Exit Boundary) kan därefter härledas från det fria gränsvärdesproblemet. Resultaten från de numeriska beräkningarna kommer slutligen att användas för att diskutera hur olika parametrar påverkar värderingen av amerikanska köpoptioner, samt värdering av lån med aktier som säkerhet. Avslutningsvis kommer slutsatser om effekterna av dessa parametrar att presenteras.