Zugl.: Augsburg, Universiẗat, Diss., 2008.

University, Diss., 2002--Freiburg (Breisgau).

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.

Der Spigot-Ansatz ist eine elegante Vorgehensweise, spezielle numerische Werte zuverlässig, effizient und mit beliebiger Genauigkeit zu berechnen. Die Stärke des Ansatzes ist seine Effizienz, seine totale Korrektheit und seine mathematisch exakt begründete Sicherstellung einer gewünschten absoluten Genauigkeit. Seine Schwäche ist möglicherweise die eingeschränkte Anwendbarkeit. Es gibt in der Literatur Spigot-Berechnung für e und pi. Wurzelberechnung und Logarithmenberechnung gehören zu den Hauptergebnissen der Dissertation. In Kombination mit den Methoden der Reihentransformation von Zeilberger und Wilf bzw. von Gosper ist der Einsatz zur Berechnung von hypergeometrischen Reihen sehr Erfolg versprechend. Eine interessante offene Frage ist die Berechnung der Feigenbaumkonstanten mit dem Ansatz. 'Spigot' bedeutet 'sukzessive Extraktion von Wertanteilen': die Wertanteile werden extrahiert, als ob sie durch einen Hahn (englisch: spigot) gepumpt werden. Es ist dabei besonders interessant, dass in bestimmten Fällen ein Wert-Anteil mit einer Ziffer der Kodierung des Ergebnisses versehen werden kann. Der Spigot-Ansatz steht damit im Gegensatz zu den konventionellen Iterationsverfahren: in einem Schritt des Spigot-Ansatzes wird jeweils ein Wert-Anteil 'extrahiert' und das gesamte Ergebnis ist die Summe der Wert-Anteile; während ein Schritt in einem Iterationsverfahren die Berechnung eines besseren gesamten Ergebnisses aus dem des vorigen Schritt beinhaltet. Das Grundschema der Berechnung mit dem Spigot-Ansatz sieht folgendermaßen aus: zuerst wird für den zu berechnenden numerischen Wert eine gut konvergierende Reihe mit rationalen Gliedern durch symbolisch-algebraische Methoden hergeleitet; dann wird für eine gewünschte Genauigkeit eine Teilsumme ausgewählt; anschließend werden aus der Teilsumme Wert-Anteile iterativ extrahiert. Die Extraktion von Wert-Anteilen aus der Teilsumme geschieht mit dem Spigot-Algorithmus, der auf Sale zurück geht, nur Integer-Arithmetik benötigt und sich als eine verallgemeinerte Form der Basis-Konvertierung dadurch auffassen lässt, dass die Teilsumme als die Kodierung des Wertes in einer inhomogenen Basis interpretiert wird. Die Spigot-Idee findet auch in der Überführung einer Reihe in eine besser konvergierende Reihe auf der Art und Weise Anwendung, dass Wert-Anteile aus der Reihe extrahiert werden, um die originale Reihe werttreu zur Reihe der Wert-Anteile zu transformieren. Dies geschieht mit den Methoden der Reihentransformation von Gosper bzw. Wilf. Die Dissertation umfasst im Wesentlichen die Formalisierung des Spigot-Algorithmus und der Gosperschen Reihentransformation, eine systematische Darstellung der Ansätze, Methoden und Techniken der Reihenentwiclung und Reihentransformation (die Herleitung von Reihen mit Hilfe charakteristischer Funktionalgleichungen; Methoden der Reihentransformation von Euler, Kummer, Markoff, Gosper, Zeilberger und Wilf) sowie die Methoden zur Berechnung von Wurzeln und Logarithmen mit dem Spigot-Ansatz. Es ist interessant zu sehen, wie sich die Grundideen des Spigot-Algorithmus, der Wurzelberechnung und der Logarithmenberechnung jeweils im Wesentlichen durch eine Gleichung ausdrücken lassen. Es ist auch interessant zu sehen, wie sich verschiedene Methoden der Reihentransformation auf einige einfache Grundideen zurückführen lassen. Beispiele für den Beweis von totalen Korrektheit (bei iterativer Berechnung von Wurzeln) könnte auch von starkem Interesse sein. Um die Zuverlässigkeit anderer Methoden zur Berechnung von natürlichen Logarithmen zu überprüfen, scheint der Vergleich der Ergebnisse mit den des Spigot-Ansatzes die beste Methode zu sein. Anders als bei Wurzelberechnung kann hierbei zur Überprüfung die inverse Berechnung nicht angewandt werden. / spigot, total correctness, acceleration of series, computation of roots, computation of logarithms Reliable numerical computations with spigot approach Spigot approach is an elegant way to compute special numerical values reliably, efficiently and with arbitrary accuracy. The advantage of this way are its efficiency and its total correctness including the bounding of the absolute error. The disadvantage is perhaps its restricted applicableness. There are spigot computation for e an pi. The computation of roots and logarithms belongs to the main results of this thesis. In combination with the methods for acceleration of series by Gosper as well as by Zeilberger and Wilf is the use for numerical summation of hypergeometric series very promising. An interesting open question is the computation of the Feigenbaum constant by this way. ‘Spigot’ means ‘successive extraction of portions of value’: the portions of value are ‘extracted’ as if they were pumped through a spigot. It is very interesting in certain case, where these portions can be interpreted as the digits of the result. With respect to that the spigot approach is the opposition to the iterative approach, where in each step the new better result is computed from the result of the previous step. The schema of spigot approach is characterised as follows: first a series for the value to be computed is derived, then a partial sum of the series is chosen with respect to an desired accuracy, afterwards the portions of value are extracted from the sum. The extraction of potions of value is carried by the spigot algorithm which is due to Sale an requires only integer arithmetic. The spigot algorithm can be understood as a generalisation of radix-conversion if the sum is interpreted as an encoding of the result in a mixed-radix (inhomogeneous) system. The spigot idea is also applied in transferring a series into a better convergent series: portions of value are extracted successively from the original series in order to form the series of extracted potions which should have the same value as the original series. This transfer is carried with the methods for acceleration of series by Gosper and Wilf. The thesis incorporates essentially the formalisation of the spigot algorithm and the method of Gosper for acceleration of series, a systematisation of methods and techniques for derivation and acceleration of series (derivation of series for functions by using their characteristic functional equations; methods for acceleration of series by Euler, Kummer, Markov, Gosper Zeilberger and Wilf) as well as the methods for computation of roots and logarithms by spigot approach. It is interesting to see how to express the basic ideas for spigot algorithm, computation of roots and computation of logarithm respectively in some equations. It is also interesting to see how to build various methods for acceleration of series from some simple basic ideas. Examples for proof of total correctness (for iterative computation of roots) can be of value to read. Comparing with the results produced by spigot approach is possibly the best way for verifying the reliability of other methods for computation of natural logarithms, because (as opposed to root computing) the verification by inverse computation is inapplicable.

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.

Der Spigot-Ansatz ist eine elegante Vorgehensweise, spezielle numerische Werte zuverlässig, effizient und mit beliebiger Genauigkeit zu berechnen. Die Stärke des Ansatzes ist seine Effizienz, seine totale Korrektheit und seine mathematisch exakt begründete Sicherstellung einer gewünschten absoluten Genauigkeit. Seine Schwäche ist möglicherweise die eingeschränkte Anwendbarkeit. Es gibt in der Literatur Spigot-Berechnung für e und pi. Wurzelberechnung und Logarithmenberechnung gehören zu den Hauptergebnissen der Dissertation. In Kombination mit den Methoden der Reihentransformation von Zeilberger und Wilf bzw. von Gosper ist der Einsatz zur Berechnung von hypergeometrischen Reihen sehr Erfolg versprechend. Eine interessante offene Frage ist die Berechnung der Feigenbaumkonstanten mit dem Ansatz. 'Spigot' bedeutet 'sukzessive Extraktion von Wertanteilen': die Wertanteile werden extrahiert, als ob sie durch einen Hahn (englisch: spigot) gepumpt werden. Es ist dabei besonders interessant, dass in bestimmten Fällen ein Wert-Anteil mit einer Ziffer der Kodierung des Ergebnisses versehen werden kann. Der Spigot-Ansatz steht damit im Gegensatz zu den konventionellen Iterationsverfahren: in einem Schritt des Spigot-Ansatzes wird jeweils ein Wert-Anteil 'extrahiert' und das gesamte Ergebnis ist die Summe der Wert-Anteile; während ein Schritt in einem Iterationsverfahren die Berechnung eines besseren gesamten Ergebnisses aus dem des vorigen Schritt beinhaltet. Das Grundschema der Berechnung mit dem Spigot-Ansatz sieht folgendermaßen aus: zuerst wird für den zu berechnenden numerischen Wert eine gut konvergierende Reihe mit rationalen Gliedern durch symbolisch-algebraische Methoden hergeleitet; dann wird für eine gewünschte Genauigkeit eine Teilsumme ausgewählt; anschließend werden aus der Teilsumme Wert-Anteile iterativ extrahiert. Die Extraktion von Wert-Anteilen aus der Teilsumme geschieht mit dem Spigot-Algorithmus, der auf Sale zurück geht, nur Integer-Arithmetik benötigt und sich als eine verallgemeinerte Form der Basis-Konvertierung dadurch auffassen lässt, dass die Teilsumme als die Kodierung des Wertes in einer inhomogenen Basis interpretiert wird. Die Spigot-Idee findet auch in der Überführung einer Reihe in eine besser konvergierende Reihe auf der Art und Weise Anwendung, dass Wert-Anteile aus der Reihe extrahiert werden, um die originale Reihe werttreu zur Reihe der Wert-Anteile zu transformieren. Dies geschieht mit den Methoden der Reihentransformation von Gosper bzw. Wilf. Die Dissertation umfasst im Wesentlichen die Formalisierung des Spigot-Algorithmus und der Gosperschen Reihentransformation, eine systematische Darstellung der Ansätze, Methoden und Techniken der Reihenentwiclung und Reihentransformation (die Herleitung von Reihen mit Hilfe charakteristischer Funktionalgleichungen; Methoden der Reihentransformation von Euler, Kummer, Markoff, Gosper, Zeilberger und Wilf) sowie die Methoden zur Berechnung von Wurzeln und Logarithmen mit dem Spigot-Ansatz. Es ist interessant zu sehen, wie sich die Grundideen des Spigot-Algorithmus, der Wurzelberechnung und der Logarithmenberechnung jeweils im Wesentlichen durch eine Gleichung ausdrücken lassen. Es ist auch interessant zu sehen, wie sich verschiedene Methoden der Reihentransformation auf einige einfache Grundideen zurückführen lassen. Beispiele für den Beweis von totalen Korrektheit (bei iterativer Berechnung von Wurzeln) könnte auch von starkem Interesse sein. Um die Zuverlässigkeit anderer Methoden zur Berechnung von natürlichen Logarithmen zu überprüfen, scheint der Vergleich der Ergebnisse mit den des Spigot-Ansatzes die beste Methode zu sein. Anders als bei Wurzelberechnung kann hierbei zur Überprüfung die inverse Berechnung nicht angewandt werden. / spigot, total correctness, acceleration of series, computation of roots, computation of logarithms Reliable numerical computations with spigot approach Spigot approach is an elegant way to compute special numerical values reliably, efficiently and with arbitrary accuracy. The advantage of this way are its efficiency and its total correctness including the bounding of the absolute error. The disadvantage is perhaps its restricted applicableness. There are spigot computation for e an pi. The computation of roots and logarithms belongs to the main results of this thesis. In combination with the methods for acceleration of series by Gosper as well as by Zeilberger and Wilf is the use for numerical summation of hypergeometric series very promising. An interesting open question is the computation of the Feigenbaum constant by this way. ‘Spigot’ means ‘successive extraction of portions of value’: the portions of value are ‘extracted’ as if they were pumped through a spigot. It is very interesting in certain case, where these portions can be interpreted as the digits of the result. With respect to that the spigot approach is the opposition to the iterative approach, where in each step the new better result is computed from the result of the previous step. The schema of spigot approach is characterised as follows: first a series for the value to be computed is derived, then a partial sum of the series is chosen with respect to an desired accuracy, afterwards the portions of value are extracted from the sum. The extraction of potions of value is carried by the spigot algorithm which is due to Sale an requires only integer arithmetic. The spigot algorithm can be understood as a generalisation of radix-conversion if the sum is interpreted as an encoding of the result in a mixed-radix (inhomogeneous) system. The spigot idea is also applied in transferring a series into a better convergent series: portions of value are extracted successively from the original series in order to form the series of extracted potions which should have the same value as the original series. This transfer is carried with the methods for acceleration of series by Gosper and Wilf. The thesis incorporates essentially the formalisation of the spigot algorithm and the method of Gosper for acceleration of series, a systematisation of methods and techniques for derivation and acceleration of series (derivation of series for functions by using their characteristic functional equations; methods for acceleration of series by Euler, Kummer, Markov, Gosper Zeilberger and Wilf) as well as the methods for computation of roots and logarithms by spigot approach. It is interesting to see how to express the basic ideas for spigot algorithm, computation of roots and computation of logarithm respectively in some equations. It is also interesting to see how to build various methods for acceleration of series from some simple basic ideas. Examples for proof of total correctness (for iterative computation of roots) can be of value to read. Comparing with the results produced by spigot approach is possibly the best way for verifying the reliability of other methods for computation of natural logarithms, because (as opposed to root computing) the verification by inverse computation is inapplicable.

We revisit in L2-spaces the autoconvolution equation x ∗ x = y with solutions which are real-valued or complex-valued functions x(t) defined on a finite real interval, say t ∈ [0,1]. Such operator equations of quadratic type occur in physics of spectra, in optics and in stochastics, often as part of a more complex task. Because of their weak nonlinearity deautoconvolution problems are not seen as difficult and hence little attention is paid to them wrongly. In this paper, we will indicate on the example of autoconvolution a deficit in low order convergence rates for regularized solutions of nonlinear ill-posed operator equations F(x)=y with solutions x† in a Hilbert space setting. So for the real-valued version of the deautoconvolution problem, which is locally ill-posed everywhere, the classical convergence rate theory developed for the Tikhonov regularization of nonlinear ill-posed problems reaches its limits if standard source conditions using the range of F (x† )∗ fail. On the other hand, convergence rate results based on Hölder source conditions with small Hölder exponent and logarithmic source conditions or on the method of approximate source conditions are not applicable since qualified nonlinearity conditions are required which cannot be shown for the autoconvolution case according to current knowledge. We also discuss the complex-valued version of autoconvolution with full data on [0,2] and see that ill-posedness must be expected if unbounded amplitude functions are admissible. As a new detail, we present situations of local well-posedness if the domain of the autoconvolution operator is restricted to complex L2-functions with a fixed and uniformly bounded modulus function.

We revisit in L2-spaces the autoconvolution equation x ∗ x = y with solutions which are real-valued or complex-valued functions x(t) defined on a finite real interval, say t ∈ [0,1]. Such operator equations of quadratic type occur in physics of spectra, in optics and in stochastics, often as part of a more complex task. Because of their weak nonlinearity deautoconvolution problems are not seen as difficult and hence little attention is paid to them wrongly. In this paper, we will indicate on the example of autoconvolution a deficit in low order convergence rates for regularized solutions of nonlinear ill-posed operator equations F(x)=y with solutions x† in a Hilbert space setting. So for the real-valued version of the deautoconvolution problem, which is locally ill-posed everywhere, the classical convergence rate theory developed for the Tikhonov regularization of nonlinear ill-posed problems reaches its limits if standard source conditions using the range of F (x† )∗ fail. On the other hand, convergence rate results based on Hölder source conditions with small Hölder exponent and logarithmic source conditions or on the method of approximate source conditions are not applicable since qualified nonlinearity conditions are required which cannot be shown for the autoconvolution case according to current knowledge. We also discuss the complex-valued version of autoconvolution with full data on [0,2] and see that ill-posedness must be expected if unbounded amplitude functions are admissible. As a new detail, we present situations of local well-posedness if the domain of the autoconvolution operator is restricted to complex L2-functions with a fixed and uniformly bounded modulus function.

Serviceevolution erlaubt es, einen Service durch einen anderen Service zu verfeinern oder zu ersetzen. Der Austausch durch einen anderen Service sollte garantieren, dass alle oder ausgewählte Partner des Originalservices erhalten bleiben. In dieser Arbeit entwickeln wir einen Ansatz welcher einem Serviceentwickler helfen soll, Analyse- und Syntheseaufgaben für den Serviceaustausch so durchzuführen, dass jeder Partner eines gegebenen Services beim Austausch erhalten bleibt. Wir modellieren einen Kontrollfluss eines Services als Beschreibung der Reihenfolge von asynchron kommunizierenden Ereignissen mittels eines impliziten ungeordneten Nachrichtenspeichers. Weiterhin studieren wir den Verhaltensaspekt von korrekter Interaktion zwischen Services und konzentrieren uns auf zwei Varianten von Verklemmungsfreiheit als Korrektheitskriterien von Serviceersetzung. Der wichtigste Beitrag ist ein Ansatz zur Charakterisierung jedes möglichen Austausches eines gegebenen Services. Die zentrale Idee dieses Ansatzes ist eine systematische Untersuchung der Verbindung zwischen einem Service und all seiner Partner bzgl. eines gegebenen Korrektheitskriteriums. Wir nutzen diese Verbindung um von einem gegebenen Service einen kanonischen Partner und einen kanonischen Austausch bzgl. aller Partner zu synthetisieren. Ein Service welcher den kanonischen Austausch eines gegebenen Services verfeinert wird als Austausch des gegebenen Services angesehen, wenn die Menge all seiner Partner jeden Partner des gegebenen Services enthält. Mit dem kanonischen Austausch eines gegebenen Services identifizieren wir die Menge der möglichen austauschenden Services eines gegebenen Services bei der jeder exakt die gleichen Partner wie der gegebene Service hat. Einige Ergebnisse dieser Arbeit fundieren auf früheren Arbeiten zu Austausch und Korrektheit von Services und können daher mit diesen verbunden werden um schwierigere Analyse- und Syntheseaufgaben für den Serviceaustausch durchzuführen. / Service evolution allows one service to be refined into or substituted by another service. Substituting one service by another service should guarantee to preserve all or selected partners of the original service. In this thesis, we develop an approach that shall assist a service designer, such as a domain expert, to perform analysis and synthesis tasks on service substitution. We model a control flow of services that describes the ordering of asynchronously communicating events over an implicit unordered message buffer. We study the behavioral aspect of correct interaction between services and concentrate on two variants of deadlock freedom as correctness criteria of service substitution. The major contribution of this thesis is an approach for characterizing the set of all substitutes for a given service. We systematically investigate the relationship between a service and all its partners under a given correctness criterion and employ this relationship to synthesize from a given service its canonical partner and its canonical substitute with respect to all partners. A service that refines the canonical substitute for a given service is regarded as a substitute for the given service if the set of all its partners includes every partner of the given service. With the canonical substitute of a given service, we identify a specific subset of the set of all substitutes for the given service, each of which has exactly the same set of partners as that of the given service. Parts of the results in this thesis have been established upon previous works on service substitution and correctness of services. Consequently, we can also combine our results with the related existing techniques to perform more sophisticated analysis and synthesis tasks on service substitution.