Weighted polynomial regression of degree d with weight function Exp(£\ x) on an interval is considered. The D-optimal designs £i_d^* are completely characterized via three differential equations. Some invariant properties of £i_d^* under affine transformation are derived. The design £i_d^* as d goes to 1, is shown to converge weakly to the arcsin distribution. Comparisons of £i_d^* with the arcsin distribution are also made.

We study a free boundary problem with initial data given on three-dimensional cones. In particular, we study when the free boundary is allowed to pass through the vertex of the cone, which depends on the cone’s slope, determined by a parameter c. With a mix of analytical and computational methods, we show that the free boundary may pass through the vertex of the cone when c ≤ 0.43.

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SANTOS, Tyssia Nogueira Maciel dos. Avaliação genética da curva de lactação de cabras saanen utilizando modelos de regressão aleatória. 2014. 51 f. : Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal do Ceará, Centro de Ciências, Departamento de Zootecnia, Programa de Pós-Graduação em Zootecnia. Fortaleza-CE, 2014. / Submitted by Eric Santiago (erichhcl@gmail.com) on 2016-08-09T13:21:33Z No. of bitstreams: 1 2014_dis_tnmsantos.pdf: 879224 bytes, checksum: 96fe44313df6f0e17fee9e748d618407 (MD5) / Approved for entry into archive by Nádja Goes (nmoraissoares@gmail.com) on 2016-08-09T13:31:08Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_dis_tnmsantos.pdf: 879224 bytes, checksum: 96fe44313df6f0e17fee9e748d618407 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-09T13:31:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_dis_tnmsantos.pdf: 879224 bytes, checksum: 96fe44313df6f0e17fee9e748d618407 (MD5) Previous issue date: 2014 / The aim of this study was to perform a genetic-quantitative evaluation of the lactation curve up to 305 days of Saanen goats, fitting different random regression models to the best fit on the fixed and random trajectories of this curve and thus estimate the (co) variances and genetic parameters associated to this period. 11,018test-day milk yieldof 950 goats belonging to herds supported by the Dairy Goats Breeding Program (Capragene®) were used. The fixed effects used in the analysis were contemporary group, sex of offspring, type of milking and management. 18 models with different orderswere evaluated, to verify the simultaneous best fit of the regressions for the fixed and random trajectories (direct additive genetic, permanent environmental and residual effects). Ordinary orthogonal polynomials and Legendre polynomials, of second order were used to fit the fixed regression. Ordinary polynomials, orthogonal Legendre polynomials and B-spline functions, ranging from second to fourth order, were used for fit the random regressions. The model with orthogonal Legendre polynomials of second order to the fixed part and the b-spline function of fourth order for the random part was the most suitable for the fitting of the data analyzed. In fixed path, this model estimated peak lactation between 52-61 days, with an average of 2.378 kg of milk / day. The curve began with an average yield of 2.298 kg / day, ending 305 days with an average yield of 0.758 kg / day. Heritability estimates ranged from 0.294 ± 0.135 to 0.794 ± 0.075. Greater genetic variability was estimated for the intermediate test-day yields in the trajectory of the lactation curve, between 79 and 180 days, with higher heritability estimates. Genetic correlations among the test-day yields ranged from 0.551 ± 0.125 and 0.998 ± 0.001, with higher values between milk yield in the next and subsequent days, and becoming smaller as the distanceamong the test-day yield increase. The estimated genetic variability indicates that it is possible to modify the lactation curve of Saanen goats of the study population. The selection should be performed between 79 and 180 days of lactation, after the peak of lactation, however where the greatest heritabilities were observed period. The selection on this point will change the curve as a whole on the basis of correlated genetic responses. / O objetivo deste estudo foi realizar uma avaliação genético-quantitativa da curva de lactação até 305 dias de cabras da raça Saanen, avaliando distintos modelos de regressão aleatória para o melhor ajuste das trajetórias fixa e aleatórias desta curva, e assim estimar as covariâncias e parâmetros genéticos associados a este período. Foram utilizados 11.018 controles leiteiros de 950 lactações de cabras pertencentes a rebanhos associados ao Programa de Melhoramento Genético de Caprinos Leiteiros (Capragene®). Os efeitos fixos utilizados nas análises foram de grupo de contemporâneos, sexo das crias, tipo de ordenha e manejo. Foram avaliados 18 modelos, com diferentes ordens, para verificar o melhor ajuste simultâneo das regressões para as trajetórias fixa e aleatórias (efeitos genéticos aditivos diretos, de ambiente permanente e residual). Para ajuste da regressão fixa, foram utilizados os polinômios ordinários e os polinômios ortogonais de Legendre, de segunda ordem. Para as regressões aleatórias, foram utilizados os polinômios ordinários, os polinômios ortogonais de Legendre e as funções b-spline, variando da segunda a quarta ordem. O modelo com os polinômios ortogonais de Legendre de segunda ordem para a parte fixa e as funções b-spline de quarta ordem para a parte aleatória foi o mais adequado para o ajuste dos dados analisados. Na trajetória fixa, este modelo estimou o pico de lactação entre 52-61 dias, com valor médio de 2,378 kg de leite/dia. A curva iniciou-se com uma produção média de 2,298 kg/dia, encerrando aos 305 dias com uma produção média de 0,758 kg/dia. As estimativas de herdabilidade variaram de 0,294 ± 0,135 a 0,794 ± 0,075. Maior variabilidade genética foi estimada para os controles leiteiros intermediários na trajetória da curva de lactação, entre 79 e 180 dias, com maiores estimativas de herdabilidade. As correlações genéticas entre os controles variaram entre 0,551 ± 0,125 e 0,998 ± 0,001, como maiores valores para produções de leite em dias próximos e subsequentes, e tornando-se menores à medida que os controles se distanciavam. A variabilidade genética estimada indica que é possível modificar por seleção a curva de lactação das cabras Saanen da população estudada. Esta seleção deve ser realizada entre 79 e 180 dias de lactação, período posterior ao pico de lactação, entretanto onde se observaram as maiores herdabilidades. A seleção neste ponto permitirá alterações na curva como um todo, em função das respostas genéticas correlacionadas.

CoordenaÃÃo de AperfeÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / O objetivo deste estudo foi realizar uma avaliaÃÃo genÃtico-quantitativa da curva de lactaÃÃo atà 305 dias de cabras da raÃa Saanen, avaliando distintos modelos de regressÃo aleatÃria para o melhor ajuste das trajetÃrias fixa e aleatÃrias desta curva, e assim estimar as covariÃncias e parÃmetros genÃticos associados a este perÃodo. Foram utilizados 11.018 controles leiteiros de 950 lactaÃÃes de cabras pertencentes a rebanhos associados ao Programa de Melhoramento GenÃtico de Caprinos Leiteiros (CaprageneÂ). Os efeitos fixos utilizados nas anÃlises foram de grupo de contemporÃneos, sexo das crias, tipo de ordenha e manejo. Foram avaliados 18 modelos, com diferentes ordens, para verificar o melhor ajuste simultÃneo das regressÃes para as trajetÃrias fixa e aleatÃrias (efeitos genÃticos aditivos diretos, de ambiente permanente e residual). Para ajuste da regressÃo fixa, foram utilizados os polinÃmios ordinÃrios e os polinÃmios ortogonais de Legendre, de segunda ordem. Para as regressÃes aleatÃrias, foram utilizados os polinÃmios ordinÃrios, os polinÃmios ortogonais de Legendre e as funÃÃes b-spline, variando da segunda a quarta ordem. O modelo com os polinÃmios ortogonais de Legendre de segunda ordem para a parte fixa e as funÃÃes b-spline de quarta ordem para a parte aleatÃria foi o mais adequado para o ajuste dos dados analisados. Na trajetÃria fixa, este modelo estimou o pico de lactaÃÃo entre 52-61 dias, com valor mÃdio de 2,378 kg de leite/dia. A curva iniciou-se com uma produÃÃo mÃdia de 2,298 kg/dia, encerrando aos 305 dias com uma produÃÃo mÃdia de 0,758 kg/dia. As estimativas de herdabilidade variaram de 0,294  0,135 a 0,794  0,075. Maior variabilidade genÃtica foi estimada para os controles leiteiros intermediÃrios na trajetÃria da curva de lactaÃÃo, entre 79 e 180 dias, com maiores estimativas de herdabilidade. As correlaÃÃes genÃticas entre os controles variaram entre 0,551  0,125 e 0,998  0,001, como maiores valores para produÃÃes de leite em dias prÃximos e subsequentes, e tornando-se menores à medida que os controles se distanciavam. A variabilidade genÃtica estimada indica que à possÃvel modificar por seleÃÃo a curva de lactaÃÃo das cabras Saanen da populaÃÃo estudada. Esta seleÃÃo deve ser realizada entre 79 e 180 dias de lactaÃÃo, perÃodo posterior ao pico de lactaÃÃo, entretanto onde se observaram as maiores herdabilidades. A seleÃÃo neste ponto permitirà alteraÃÃes na curva como um todo, em funÃÃo das respostas genÃticas correlacionadas. / The aim of this study was to perform a genetic-quantitative evaluation of the lactation curve up to 305 days of Saanen goats, fitting different random regression models to the best fit on the fixed and random trajectories of this curve and thus estimate the (co) variances and genetic parameters associated to this period. 11,018test-day milk yieldof 950 goats belonging to herds supported by the Dairy Goats Breeding Program (CaprageneÂ) were used. The fixed effects used in the analysis were contemporary group, sex of offspring, type of milking and management. 18 models with different orderswere evaluated, to verify the simultaneous best fit of the regressions for the fixed and random trajectories (direct additive genetic, permanent environmental and residual effects). Ordinary orthogonal polynomials and Legendre polynomials, of second order were used to fit the fixed regression. Ordinary polynomials, orthogonal Legendre polynomials and B-spline functions, ranging from second to fourth order, were used for fit the random regressions. The model with orthogonal Legendre polynomials of second order to the fixed part and the b-spline function of fourth order for the random part was the most suitable for the fitting of the data analyzed. In fixed path, this model estimated peak lactation between 52-61 days, with an average of 2.378 kg of milk / day. The curve began with an average yield of 2.298 kg / day, ending 305 days with an average yield of 0.758 kg / day. Heritability estimates ranged from 0.294  0.135 to 0.794  0.075. Greater genetic variability was estimated for the intermediate test-day yields in the trajectory of the lactation curve, between 79 and 180 days, with higher heritability estimates. Genetic correlations among the test-day yields ranged from 0.551  0.125 and 0.998  0.001, with higher values between milk yield in the next and subsequent days, and becoming smaller as the distanceamong the test-day yield increase. The estimated genetic variability indicates that it is possible to modify the lactation curve of Saanen goats of the study population. The selection should be performed between 79 and 180 days of lactation, after the peak of lactation, however where the greatest heritabilities were observed period. The selection on this point will change the curve as a whole on the basis of correlated genetic responses.

Os objetivos deste trabalho foram estimar as associações genéticas entre características de crescimento e produção de leite, utilizando análises bicaracterísticas, e entre características de crescimento, perímetro escrotal e idade ao primeiro parto utilizando modelos de regressão aleatória, de animais da raça Guzerá. Para as análises bicaracterísticas foram utilizadas 252.257 informações de pesos de machos e fêmeas aos 120 dias (P120), ao desmame (PD), ao ano (P365), ao sobreano (PSOBRE) aos 24 meses de idade (P24) e 6.493 lactações encerradas (P305), pertencentes a 4.723 vacas, e os modelos incluíram como os efeitos aleatórios o genético aditivo direto, de ambiente permanente materno e residual, e como efeitos fixos os grupos de contemporâneos e a idade da vaca ao parto (efeito linear e quadrático). Para as análises com os modelos de regressão aleatória foram utilizadas 159.366 observações de pesos e 23.780 de perímetro escrotal, realizadas entre 335 e 724 dias de idade dos animais e agrupadas em classes com intervalo de 10 dias, e 63.596 observações de idade ao primeiro parto. Os efeitos aleatórios considerados foram o genético aditivo direto, de ambiente permanente e residual e como efeitos fixos os grupos de contemporâneos, a idade da vaca ao parto (efeito linear e quadrático) e a curva fixa para modelar a tendência média da população (quadrática) sobre as classes de idade. Foram testados quatro possíveis graus de polinômios de Legendre (zero, linear, quadrático e cúbico), sendo o quadrático mais adequado para descrever as variâncias das características analisadas. Para verificar a existência de diferentes padrões de crescimento e agrupar os touros com base nos seus valores genéticos para produção de carne, leite e duplo propósito, foram realizadas análises de componentes principais e de agrupamento. As herdabilidades estimadas foram 0,23; 0,14; 0,16; 0,17; 021 e 0,22 para P305, P120, PD, P365, PSOBRE e P24, respectivamente, sugerindo que para as características de pesos, as herdabilidades aumentam com o aumento da idade dos animais. Mesma tendência foi observada pelas análises de regressão aleatória, cujas herdabilidades variaram de 0,17 a 0,31. As correlações genéticas entre os pesos em diferentes idades e a produção de leite foram positivas e de magnitude moderada a baixa, variando de 0,27 a 0,38 sugerindo que a seleção para peso e P305 possa ser realizada de forma simultânea nos mesmos animais. As análises de componentes principais indicaram a mesma tendência observada pelas correlações genéticas. As análises de agrupamento mostraram que a raça Guzerá possui touros com diferentes perfis genéticos, sendo possível realizar a seleção para corte, leite ou duplo propósito. As correlações genéticas entre os pesos e perímetro escrotal foram positivas e favoráveis, variando de 0,31 a 0,47, indicando que a seleção para aumento do peso poderá resultar em animais com maior perímetro escrotal. As correlações entre peso e idade ao primeiro parto variaram de -0,56 a -0,38 e perímetro escrotal e idade ao primeiro parto variaram de -0,55 a 0,08, sugerindo que a redução da idade ao primeiro parto poderá ocorrer, a longo prazo, quando peso e perímetro escrotal forem objetivos de seleção. A eficiência relativa de seleção indicou maior resposta pela seleção indireta para idade ao primeiro parto, quando realizada a seleção para perímetro escrotal a partir dos 615 dias de idade, quando comparada com o ganho genético direto para idade ao primeiro parto. / The objectives of this study were to estimate the genetic associations between growth and milk production traits in Guzerat cattle using two-trait analysis and between growth traits, scrotal circumference and age at first calving using random regression models. For two-trait analysis, 252,257 weight records of males and females obtained at 120 days of age (W120), weaning (WW), yearling (YW), post-weaning (PWW) and 24 months of age (W24), as well as 6,493 complete lactation records (W305) of 4,723 cows, were used. The models included direct additive genetic, maternal permanent environmental and residual effects as random effects, and the contemporary groups and age of cow at calving (linear and quadratic effect) as fixed effects. For the random regression models, 159,366 observations of weight and 23,780 observations of scrotal circumference, obtained at 335 and 724 days of age of the animals and divided into classes at 10-day intervals, as well as 63,596 observations of age at first calving, were used. Random direct additive genetic, permanent environmental and residual effects and the fixed effects of contemporary group and age of cow at calving (linear and quadratic effect) were considered. A fixed curve was used to model the average trend of the population (quadratic) on the age classes. Four possible degrees of Legendre polynomials (zero, linear, quadratic and cubic) were tested and the quadratic polynomial was the most appropriate to describe the variances in the traits analyzed. Principal component and cluster analyses were performed to determine the existence of different growth patterns and to group bulls based on their breeding values for meat, milk and dual-purpose production. The estimated heritabilities were 0.23, 0.14, 0.16, 0.17, 0.21 and 0.22 for W305, W120, WW, YW, PWW and W24, respectively, suggesting that, for the growth traits, heritabilities increased with increasing age of the animals. The same trend was observed when random regression analysis was performed, with heritabilities ranging from 0.17 to 0.31. The genetic correlations between weights at different ages and milk yield were positive and of moderate to low magnitude, ranging from 0.27 to 0.38. These estimates suggest that selection for weight and W305 can be performed simultaneously in the same animals. Principal component analysis indicated the same trend as observed by the genetic correlations. Cluster analysis showed the presence of bulls with different genetic profiles in the Guzerat breed, thus permitting selection for meat, milk or dual purpose. The genetic correlations between weights and scrotal circumference were positive and favorable (0.31 to 0.47), indicating that selection for increased weight will result in animals with greater scrotal circumference. The correlations between weights and age at first calving ranged from -0.56 to -0.38 and between scrotal circumference and age at first calving from -0.55 to 0.08, suggesting that the use of weight and scrotal circumference as selection objectives will result in the long-term reduction of age at first calving. The relative efficiency of selection indicated a greater response to indirect selection for age at first calving when selecting for scrotal circumference after 615 days of age, compared to the genetic gain obtained by direct selection for age at first calving.

Consider the minimally-supported D-optimal designs for dth degree polynomial regression with bounded and positive weight function on a compact interval. We show that the optimal design converges weakly to the arcsin distribution as d goes to infinity. Comparisons of the optimal design with the arcsin distribution and D-optimal arcsin support design by D-efficiencies are also given. We also show that if the design interval is [−1, 1], then the minimally-supported D-optimal design converges to the D-optimal arcsin support design with the specific weight function 1/¡Ô(£\-x^2), £\>1, as £\¡÷1+.

Consider the D-optimal designs for the dth-degree polynomial regression model with a bounded and positive weight function on a compact interval. As the degree of the model goes to infinity, we show that the D-optimal design converges weakly to the arcsin distribution. If the weight function is equal to 1, we derive the formulae of the values of the D-criterion for five classes of designs including (i) uniform density design; (ii) arcsin density design; (iii) J_{1/2,1/2} density design; (iv) arcsin support design and (v) uniform support design. The comparison of D-efficiencies among these designs are investigated; besides, the asymptotic expansions and limits of their D-efficiencies are also given. It shows that the D-efficiency of the arcsin support design is the highest among the first four designs.

Os objetivos deste trabalho foram estimar as associações genéticas entre características de crescimento e produção de leite, utilizando análises bicaracterísticas, e entre características de crescimento, perímetro escrotal e idade ao primeiro parto utilizando modelos de regressão aleatória, de animais da raça Guzerá. Para as análises bicaracterísticas foram utilizadas 252.257 informações de pesos de machos e fêmeas aos 120 dias (P120), ao desmame (PD), ao ano (P365), ao sobreano (PSOBRE) aos 24 meses de idade (P24) e 6.493 lactações encerradas (P305), pertencentes a 4.723 vacas, e os modelos incluíram como os efeitos aleatórios o genético aditivo direto, de ambiente permanente materno e residual, e como efeitos fixos os grupos de contemporâneos e a idade da vaca ao parto (efeito linear e quadrático). Para as análises com os modelos de regressão aleatória foram utilizadas 159.366 observações de pesos e 23.780 de perímetro escrotal, realizadas entre 335 e 724 dias de idade dos animais e agrupadas em classes com intervalo de 10 dias, e 63.596 observações de idade ao primeiro parto. Os efeitos aleatórios considerados foram o genético aditivo direto, de ambiente permanente e residual e como efeitos fixos os grupos de contemporâneos, a idade da vaca ao parto (efeito linear e quadrático) e a curva fixa para modelar a tendência média da população (quadrática) sobre as classes de idade. Foram testados quatro possíveis graus de polinômios de Legendre (zero, linear, quadrático e cúbico), sendo o quadrático mais adequado para descrever as variâncias das características analisadas. Para verificar a existência de diferentes padrões de crescimento e agrupar os touros com base nos seus valores genéticos para produção de carne, leite e duplo propósito, foram realizadas análises de componentes principais e de agrupamento. As herdabilidades estimadas foram 0,23; 0,14; 0,16; 0,17; 021 e 0,22 para P305, P120, PD, P365, PSOBRE e P24, respectivamente, sugerindo que para as características de pesos, as herdabilidades aumentam com o aumento da idade dos animais. Mesma tendência foi observada pelas análises de regressão aleatória, cujas herdabilidades variaram de 0,17 a 0,31. As correlações genéticas entre os pesos em diferentes idades e a produção de leite foram positivas e de magnitude moderada a baixa, variando de 0,27 a 0,38 sugerindo que a seleção para peso e P305 possa ser realizada de forma simultânea nos mesmos animais. As análises de componentes principais indicaram a mesma tendência observada pelas correlações genéticas. As análises de agrupamento mostraram que a raça Guzerá possui touros com diferentes perfis genéticos, sendo possível realizar a seleção para corte, leite ou duplo propósito. As correlações genéticas entre os pesos e perímetro escrotal foram positivas e favoráveis, variando de 0,31 a 0,47, indicando que a seleção para aumento do peso poderá resultar em animais com maior perímetro escrotal. As correlações entre peso e idade ao primeiro parto variaram de -0,56 a -0,38 e perímetro escrotal e idade ao primeiro parto variaram de -0,55 a 0,08, sugerindo que a redução da idade ao primeiro parto poderá ocorrer, a longo prazo, quando peso e perímetro escrotal forem objetivos de seleção. A eficiência relativa de seleção indicou maior resposta pela seleção indireta para idade ao primeiro parto, quando realizada a seleção para perímetro escrotal a partir dos 615 dias de idade, quando comparada com o ganho genético direto para idade ao primeiro parto. / The objectives of this study were to estimate the genetic associations between growth and milk production traits in Guzerat cattle using two-trait analysis and between growth traits, scrotal circumference and age at first calving using random regression models. For two-trait analysis, 252,257 weight records of males and females obtained at 120 days of age (W120), weaning (WW), yearling (YW), post-weaning (PWW) and 24 months of age (W24), as well as 6,493 complete lactation records (W305) of 4,723 cows, were used. The models included direct additive genetic, maternal permanent environmental and residual effects as random effects, and the contemporary groups and age of cow at calving (linear and quadratic effect) as fixed effects. For the random regression models, 159,366 observations of weight and 23,780 observations of scrotal circumference, obtained at 335 and 724 days of age of the animals and divided into classes at 10-day intervals, as well as 63,596 observations of age at first calving, were used. Random direct additive genetic, permanent environmental and residual effects and the fixed effects of contemporary group and age of cow at calving (linear and quadratic effect) were considered. A fixed curve was used to model the average trend of the population (quadratic) on the age classes. Four possible degrees of Legendre polynomials (zero, linear, quadratic and cubic) were tested and the quadratic polynomial was the most appropriate to describe the variances in the traits analyzed. Principal component and cluster analyses were performed to determine the existence of different growth patterns and to group bulls based on their breeding values for meat, milk and dual-purpose production. The estimated heritabilities were 0.23, 0.14, 0.16, 0.17, 0.21 and 0.22 for W305, W120, WW, YW, PWW and W24, respectively, suggesting that, for the growth traits, heritabilities increased with increasing age of the animals. The same trend was observed when random regression analysis was performed, with heritabilities ranging from 0.17 to 0.31. The genetic correlations between weights at different ages and milk yield were positive and of moderate to low magnitude, ranging from 0.27 to 0.38. These estimates suggest that selection for weight and W305 can be performed simultaneously in the same animals. Principal component analysis indicated the same trend as observed by the genetic correlations. Cluster analysis showed the presence of bulls with different genetic profiles in the Guzerat breed, thus permitting selection for meat, milk or dual purpose. The genetic correlations between weights and scrotal circumference were positive and favorable (0.31 to 0.47), indicating that selection for increased weight will result in animals with greater scrotal circumference. The correlations between weights and age at first calving ranged from -0.56 to -0.38 and between scrotal circumference and age at first calving from -0.55 to 0.08, suggesting that the use of weight and scrotal circumference as selection objectives will result in the long-term reduction of age at first calving. The relative efficiency of selection indicated a greater response to indirect selection for age at first calving when selecting for scrotal circumference after 615 days of age, compared to the genetic gain obtained by direct selection for age at first calving.