In this paper I present a theoretical analysis (genetic decomposition) of the cognitive constructions for the concept of infinite Riemann sums following Piaget\'s model of epistemology. This genetic decomposition is primarily based on my own mathematical knowledge as well as on my continual observations of students in the process of learning. Based on this analysis I plan to suggest instructional procedures that motivate the mental activities described in the proposed genetic decomposition. In a later study, I plan to present empirical data in the form of informal interviews with students at different stages of learning. The analysis of those interviews may suggest a review of my initial genetic decomposition.

The discourse presented here is aimed at examining the justification of applications of current analysis to real world problems.

On s’intéresse dans cette thèse à la PGD (Proper Generalized Decomposition), l’une des méthodes de réduction de modèles qui consiste à chercher, a priori, la solution d’une équation aux dérivées partielles sous forme de variables séparées. Ce travail est formé de cinq chapitres dans lesquels on vise à étendre la PGD aux espaces fractionnaires et aux espaces des fonctions à variation bornée, et à donner des interprétations théoriques de cette méthode pour une classe de problèmes elliptiques et paraboliques. Dans le premier chapitre, on fait un bref aperçu sur la littérature puis on présente les notions et outils mathématiques utilisés dans le corps de la thèse. Dans le second chapitre, la convergence des suites des directions alternées (AM) pour une classe de problèmes variationnels elliptiques est étudiée. Sous une condition de non-orthogonalité uniforme entre les itérés et le terme source, on montre que ces suites sont en général bornées et compactes. Alors, si en particulier la suite (AM) converge faiblement alors elle converge fortement et la limite serait la solution du problème de minimisation alternée. Dans le troisième chapitre, on introduit la notion des dérivées fractionnaires au sens de Riemann-Liouville puis on considère un problème variationnel qui est une généralisation d’ordre fractionnaire de l’équation de Poisson. En se basant sur la nature quadratique et la décomposabilité de l’énergie associée, on démontre que la suite PGD progressive converge fortement vers la solution faible de ce problème. Dans le quatrième chapitre, on profite de la structure tensorielle des espaces BV par rapport à la topologie faible étoile pour définir les suites PGD dans ce type d’espaces. La convergence de telle suite reste une question ouverte. Le dernier chapitre est consacré à l’équation de la chaleur d-dimensionnelle, où on discrétise en temps puis à chaque pas de temps on cherche la solution de l’équation elliptique en utilisant la PGD. On montre alors que la fonction affine par morceaux en temps obtenue à partir des solutions construites en utilisant la PGD converge vers la solution faible de l’équation. / In this thesis, we are interested in the PGD (Proper Generalized Decomposition), one of the reduced order models which consists in searching, a priori, the solution of a partial differential equation in a separated form. This work is composed of five chapters in which we aim to extend the PGD to the fractional spaces and the spaces of functions of bounded variation and to give theoretical interpretations of this method for a class of elliptic and parabolic problems. In the first chapter, we give a brief review of the litterature and then we introduce the mathematical notions and tools used in this work. In the second chapter, the convergence of rank-one alternating minimisation AM algorithms for a class of variational linear elliptic equations is studied. We show that rank-one AM sequences are in general bounded in the ambient Hilbert space and are compact if a uniform non-orthogonality condition between iterates and the reaction term is fulfilled. In particular, if a rank-one (AM) sequence is weakly convergent then it converges strongly and the common limit is a solution of the alternating minimization problem. In the third chapter, we introduce the notion of fractional derivatives in the sense of Riemann-Liouville and then we consider a variational problem which is a generalization of fractional order of the Poisson equation. Basing on the quadratic nature and the decomposability of the associated energy, we prove that the progressive PGD sequence converges strongly towards the weak solution of this problem. In the fourth chapter, we benefit from tensorial structure of the spaces BV with respect to the weak-star topology to define the PGD sequences in this type of spaces. The convergence of this sequence remains an open question. The last chapter is devoted to the d-dimensional heat equation, we discretize in time and then at each time step one seeks the solution of the elliptic equation using the PGD. Then, we show that the piecewise linear function in time obtained from the solutions constructed using the PGD converges to the weak solution of the equation.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-08-10T18:01:20Z No. of bitstreams: 1 KEYTT AMARAL DA SILVA - DISSERTAÇÃO PPGMAT 2015..pdf: 1966719 bytes, checksum: d55ff8700252c9540c54209c808e22a3 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-10T18:01:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 KEYTT AMARAL DA SILVA - DISSERTAÇÃO PPGMAT 2015..pdf: 1966719 bytes, checksum: d55ff8700252c9540c54209c808e22a3 (MD5) Previous issue date: 2015-08 / Neste trabalho apresentamos a construção detalhada da solução do Problema de Riemann associado à um sistema de leis de conservação de um problema não estritamente hiperbólico, proveniente da modelagem matemática de um escoamento unidimensional bifásico num meio poroso em que as fases são óleo e água com polímero dissolvido, para dados iniciais arbitrários no espaço de estados. A construção da solução do sistema é baseada na solução da equação de Buckley−Leverett para cada nível de concentração constante de polímero e nas curvas integrais de uma campo característico linearmente degenerado que dá origem as chamadas ondas de contato. / We present the detailed construction of the Riemann problem solution associate to a system of conservation laws of a non−strictly hyperbolic problem, from mathematical modeling of a one-dimensional two-flow in a porous medium filled by oil and water with dissolved polymer, for arbitrary initial data in the state space. The construction of the system solution is based on the solution Buckley−Leverett equation for each level constant polymer concentration and on the integral curves of a linearly degenerated field characteristic that gives rise to the so-called contact waves.

Este trabalho teve como objetivo analisar os possíveis efeitos de um aumento do nível do mar no padrão de correntes no Sistema Estuarino de Santos (SP), através do uso do modelo hidrodinâmico do Delft3D-FLOW, considerando diferentes taxas de aumento de acordo com o quinto relatório do Intergovernmental Panel on Climate Change (AR5). Os resultados indicam alteração na velocidade da corrente ao longo do domínio implementado, mais evidente durante a sizígia. Observa-se um aumento da magnitude da corrente em praticamente todo o Canal de São Vicente e redução da magnitude nos canais do Porto de Santos, canal de Bertioga e na região interna do Estuário de Santos. Os resultados do modelo numérico foram comparados com diversos dados coletados na região de estudo e verificou-se a correta representação dos padrões de circulação da área. Este estudo comprovou a importância de utilizarmos resultados de um modelo de maior escala (HYCOM) como forçantes, através da condição de fronteira denominada Riemann, permitindo que o modelo represente fenômenos de baixa frequência, que geram circulações e variações do nível do mar com a mesma ordem de grandeza dos efeitos da maré astronômica na área de estudo. / This study aimed to analyze the possible effects of a sea level rise in Sistema Estuarino de Santos (SP) circulation pattern, through the use of Delft3D-FLOW Hydrodynamic Model considering different elevation rates according to Intergovernmental Panel on Climate Change fifth report (AR5). The results indicate change in the current\'s magnitude, being more evident during the spring tide. There is an increase in the velocity practically all over São Vicente Channel and the reduction of magnitude in the Porto de Santos and Bertioga channels and in the inner region of the estuary. The numerical model results were compared with several measured data and it was verified that the model correctly representats the circulation patterns of the area. This study proved the importance of using results of a larger scale model (HYCOM), forced through a boundary condition called Riemann, allowing the model to represent low frequency phenomena, which generate sea level variations with the same order of magnitude of the effects of the astronomical tide in the study area.

Using the orbicell decomposition of the Deligne-Mumford compactification of the moduli space of Riemann surfaces studied before by the author, a chain complex based on semistable ribbon graphs is constructed which is an extension of the Konsevich’s graph homology. / En este trabajo mediante la descomposicion orbicelular de la compacticacion de Deligne-Mumford del espacio de moduli de supercies de Riemann (estudiada antes por el autor) construimos un complejo basado en grafos de cinta semiestables, lo cual constituye una extension de la homologa de grafos de Kontsevich.

The present thesis can be divided in three parts: 1) Quantum gate teleportation; 2) Numerical search of universal entanglers; 3) Connections between quantum information and number theory. Regarding the quantum gate teleportation, a separability criterion of normal matrices is used to find the analytical conditions of the preservation of separability under conjugation. That analytical condition allowed to find the general formula of an element of $mathbb{C}^{4}$ Clifford group, as well to understand the role of the basis of measurement in the quantum gate teleportation protocol. Considering the searching for universal entanglers, the same separability criterion of normal matrices was used as fitness function in a computational heuristics, in prder to find good candidates for universal entanglers in $mathbb{C}^{3} otimes mathbb{C}^{4}$ and $mathbb{C}^{4} otimes mathbb{C}^{4}$ Hilbert spaces. At last, in the connection of quantum information with the number theory, it is presented the study of the preparation and entanglement of several multi-qubit quantum states based in integer sequences, and the Riemannian quantum circuit, a quantum circuit whose eigenvalues are related to the zeros of the Riemann zeta function. The existence of such circuit proves that is always possible to construct a physical system related to a finite amount of zeros. / A presente tese està dividida em trÃs partes: 1) TeleportaÃÃo de portas quÃnticas; 2) Busca numÃrica por entrelaÃadores universais; 3) ConexÃes entre a informaÃÃo quÃntica e a teoria dos nÃmeros. No que diz a teleportaÃÃo de portas quÃnticas, um critÃrio de separabilidade para matrizes normais à usada para encontrar as condiÃÃes analÃticas da preservaÃÃo da separabilidade sob conjugaÃÃo. Tais condiÃÃes analÃticas permitiram encontrar a forma geral de um elemento do grupo de Clifford em $mathbb{C}^{4}$, assim como tambÃm entender o papel da base de mediÃÃo no protocolo de teleportaÃÃo de portas quÃnticas. Considerando a busca por entrelaÃadores universais, o mesmo critÃrio de separabilidade de matrizes normais foi utilizado como funÃÃo de aptidÃo em uma heurÃstica computacional aplicada para encontrar bons candidatos a entrelaÃadores universais nos espaÃos de Hilbert de dimensÃes $mathbb{C}^{3} otimes mathbb{C}^{4}$ e $mathbb{C}^{4} otimes mathbb{C}^{4}$. Por fim, sobre as conexÃes da informaÃÃo quÃntica com a teoria dos nÃmeros, à apresentado um estudo da preparaÃÃo e entrelaÃamento de vÃrios estados quÃnticos de mÃltiplos qubits baseados em sequÃncias de nÃmeros inteiros. Apresenta-se ainda o circuito quÃntico Riemanniano, um circuito quÃntico cujos autovalores sÃo relacionados aos zeros da funÃÃo Zeta de Riemann. A existÃncia deste circuito prova que à sempre possÃvel construir um sistema fÃsico relacionado a uma quantidade finita de zeros.

Orientadores: Reginaldo Palazzo Jr., Mercio Botelho Faria / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-08T06:25:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vieira_VandenbergLopes_D.pdf: 990187 bytes, checksum: 2212b8074f5503f78aa813ce4422cc4b (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Dentro do contexto de projetar sistema de comunicação digital em espaços homogêneos, em particular, em espaços hiperbólicos, é necessário estabelecer um procedimento sistemático para construção de reticulados O, como elemento base para construção de constelações de sinais geometricamente uniformes. E através desse procedimento que identificamos as estruturas algébrica e geométrica além de construir códigos geometricamente uniformes em espaços homogêneos. Propomos, a partir desses reticulados, a construção de grupos fuchsianos aritméticos Tp obtidos de tesselações hiperbólicas {p; q}, derivados de álgebras de divisão dos quaternios A sobre corpos de números K. Generalizamos o processo de identificação desses grupos em ordens dos quatérnios (reticulados hiperbólicos), associadas às constelações de sinais geometricamente uniformes, provenientes de grupos discretos. Esse procedimento permite rotular os sinais das constelações construídas por elementos de uma estrutura algébrica / Abstract: Within the context of digital communications system in homogeneous space in particular, in hyperbolic spaces, it is necessary to establish systematic procedure for the construction of lattices O ; as the basic entity for construction of eometrically uniforms signal constellations. By this procedure we identify the algebraic and geometric structures to construct geometrically uniforms codes in homogeneous spaces. We propose, from lattices, the construction of arithmetic fuchsian groups ¡p obtained by hyperbolic tessellations {p; q}, derived from division quaternion algebras A over numbers fields K. We generalize the process of identification of these groups in quaternion orders (hyperbolic lattices), which are associated with geometrically uniforms signal constellations, proceeding from discrete groups. This procedure allows us to realize the labelling of the signals belonging to such constellations by elements of an algebraic structure / Doutorado / Telecomunicações e Telemática / Doutor em Engenharia Elétrica

Nesta disertação estudamos algumas ferramentas básicas relacionadas aos espaços de Teichmüller. Introduzimos o espaço de Teichmüller de gênero g ≥ 1, denotado por Tg. O objetivo principal é construir as coordenadas de Fenchel-Nielsen ωG : Tg → R3g-3+ × R3g-3 para cada grafo trivalente marcado G. / In this dissertation we study some basic tools related to Teichmüller space. We introduce the Teichmüller space of genus g ≥ 1, denoted by Tg. The main goal is to construct the Fenchel-Nielsen coordinates ωG : Tg → R3g-3+ × R3g-3 to each marked cubic graph G.

Este trabalho trata de problemas de contorno definidos no plano. O problema central desta tese é chamado Problema de Riemann-Hilbert, o qual pode ser descrito como segue. Seja L um campo vetorial complexo não singular definido em uma vizinhança do fecho de um aberto simplesmente conexo do plano com fronteira suave. O Problema de Riemann-Hilbert para o campo L consiste em obter uma solução para a equação Lu = F(x, y, u) no aberto em estudo, sendo dada uma função F mensurável. Pede-se também que a solução tenha extensão contínua até a fronteira e que satisfaça lá uma condição adicional; trabalha-se aqui no contexto das funções Hölder contínuas. Foram obtidos resultados para o problema acima no caso em que L pertence a uma classe de campos hipocomplexos. O caso clássico conhecido é quando o campo vetorial é o operador de Cauchy-Riemann, ou, mais geralmente, quando é um campo elítico. / This work deals with boundary problems in the plane. The central problem in this thesis is the so-called Riemann-Hilbert problem, which may be described as follows. Let L be a non-singular complex vector field defined on a neighborhood of the closure of a simply connected open subset of the plane having smooth boundary. The Riemann-Hilbert problem for the vector field L consists in finding a solution to the equation Lu = F(x, y, u) on the open set under study, where the given function F is measurable. It is also required that the solution have a continuous extension up to the boundary and satisfy an additional condition there. Results were obtained for the above problem when L belongs to a class of hypocomplex vector fields. The well-known classical case is the one in which the vector field under study is the Cauchy-Riemann operator, or more generally when it is an elliptic vector field.