In der Arbeit werden effektive Verfahren zur Auswertung der Hilbert-Transformation entwickelt und zur Lösung nichtlinearer Randwertaufgaben der Funktionentheorie eingesetzt. Die Verwendung polynomialer Spline-Wavelets und geeignet modifizierter Wavelet-Algorithmen ermöglichen die schnelle Berechnung auf gleichmäßigen und ungleichmäßigen Gittern sowie deren automatische Anpassung an lokale Besonderheiten der Lösung. Die detaillierte Untersuchung des Zusammenhangs zwischen der Glattheit, der Größe des Trägers des Splines, der Anzahl verschwindender Momente und des asymptotischen Verhaltens der Hilbert-Transformierten erlaubt die Anpassung der Parameter des Verfahrens in Bezug auf Genauigkeit und Effektivität. Im zweiten Teil der Arbeit werden verschiedene Algorithmen zur Lösung von Riemann-Hilbert Probleme vorgeschlagen und deren Konvergenzverhalten untersucht. Die theoretischen Ergebnisse werden durch numerische Experimente bestätigt.

In der Arbeit werden effektive Verfahren zur Auswertung der Hilbert-Transformation entwickelt und zur Lösung nichtlinearer Randwertaufgaben der Funktionentheorie eingesetzt. Die Verwendung polynomialer Spline-Wavelets und geeignet modifizierter Wavelet-Algorithmen ermöglichen die schnelle Berechnung auf gleichmäßigen und ungleichmäßigen Gittern sowie deren automatische Anpassung an lokale Besonderheiten der Lösung. Die detaillierte Untersuchung des Zusammenhangs zwischen der Glattheit, der Größe des Trägers des Splines, der Anzahl verschwindender Momente und des asymptotischen Verhaltens der Hilbert-Transformierten erlaubt die Anpassung der Parameter des Verfahrens in Bezug auf Genauigkeit und Effektivität. Im zweiten Teil der Arbeit werden verschiedene Algorithmen zur Lösung von Riemann-Hilbert Probleme vorgeschlagen und deren Konvergenzverhalten untersucht. Die theoretischen Ergebnisse werden durch numerische Experimente bestätigt.

Indiana University-Purdue University Indianapolis (IUPUI) / In this work we use and develop Riemann-Hilbert techniques to study the asymptotic behavior of structured determinants. In chapter one we will review the main underlying definitions and ideas which will be extensively used throughout the thesis. Chapter two is devoted to the asymptotic analysis of Hankel determinants with Laguerre-type and Jacobi-type potentials with Fisher-Hartwig singularities. In chapter three we will propose a Riemann-Hilbert problem for Toeplitz+Hankel determinants. We will then analyze this Riemann-Hilbert problem for a certain family of Toeplitz and Hankel symbols. In Chapter four we will study the asymptotics of a certain bordered-Toeplitz determinant which is related to the next-to-diagonal correlations of the anisotropic Ising model. The analysis is based upon relating the bordered-Toeplitz determinant to the solution of the Riemann-Hilbert problem associated to pure Toeplitz determinants. Finally in chapter ve we will study the emptiness formation probability in the XXZ-spin 1/2 Heisenberg chain, or equivalently, the asymptotic analysis of the associated Fredholm determinant.

CAPES / Este trabalho traz um relato a respeito da Hipótese de Riemann, com o objetivo de tornar os conceitos referentes a esse problema acessíveis ao professor da educação básica, que pretenda abordá-los em sala de aula quando tratar de conteúdos a ele relacionados. A pesquisa foi inteira bibliográfica, apoiada em sua grande parte em textos de História da Matemática, tornando este trabalho divulgador dos problemas que ocupam parte das pesquisas matemáticas deste século, em especial da Hipótese de Riemann. / This study presents a report about the Riemann Hypothesis, leaving the underlying concepts behind this problem more accessible to a high school teacher. The literature review was based mainly on History of Mathematics texts. This research aims to study significant topics of mathematical research throughout this century, particularly to popularize the Riemann Hypothesis.

L'équation de Weinstein est une équation régissant les Potentiels à Symétrie Axiale (PSA) qui est $L_m[u]=Delta u+(m/x)partial_x u=0$, $minmathbb{C}$. On généralise des résultats connus pour $min mathbb{R}$ au cas $minmathbb{C}$. On donne des expressions de solutions fondamentales des opérateurs $L_m[u]$ et leurs estimations, on démontre une formule de Green pour les PSA dans le demi-plan droit $mathbb{H}^+$ pour Re $m< 1$. On prouve un nouveau théorème de décomposition des PSA dans des anneaux quelconques pour $minmathbb{C}$ et dans une géométrie annulaire particulière utilisant les coordonnées bipolaires, on prouve qu'une famille de solutions des PSA en termes de fonctions de Legendre Associées de 1re et 2de espèce est complète, on montre lorsque $min mathbb{R}$ que celle-ci est une base de Riesz.Dans la 2e partie, par une méthode qui est due à A. S. Fokas, on donne des formules des PSA dans un disque de $mathbb{H}^+$, avec $minmathbb{Z}$. Ces représentations sont obtenues par la résolution d'un problème de Riemann-Hilbert sur $mathbb{C}$ ou sur une surface de Riemann à deux feuillets.Dans la 3e partie, on étudie les fonctions pseudo-holomorphes, {it i. e.} les solutions de l'équation $overline{partial} w=alphaoverline{w}$, $alphain L^r$, $2leq r<infty$. Une nouvelle extension de la régularité du principe de similarité et une réciproque de celui-ci qui conduit à un paramétrage analytique de ces fonctions dans le cas critique $r=2$ ont été obtenues. On résoud un problème de Dirichlet à données $L^p$ pondérées sur des domaines lisses pour des équations du type conductivité à coefficient dont le log appartient à l'espace de Sobolev $W^{1,2}$. / The Weinstein equation with complex coefficients is the equation governing axisymmetric potentials (PSA) which can be written as $L_m[u]=Delta u+left(m/xright)partial_x u =0$, where $minmathbb{C}$. We generalize results known for $minmathbb{R}$ to $minmathbb{C}$. We give explicit expressions of fundamental solutions for Weinstein operators and their estimates near singularities, then we prove a Green's formula for PSA in the right half-plane $mathbb{H}^+$ for Re $m<1$. We establish a new decomposition theorem for the PSA in any annular domains for $minmathbb{C}$. In particular, using bipolar coordinates, we prove for annuli that a family of solutions for PSA equation in terms of associated Legendre functions of first and second kind is complete. For $minmathbb{R}$, we show that this family is even a Riesz basis in some non-concentric circular annulus. In the second part, basing on a method due to A. S. Fokas, we give formulas for PSA in a circular domain of $mathbb{H}^+$ when $m$ is an integer. These representations are obtained by solving a Riemann-Hilbert problem on the complex plane or on a Riemann surface with two sheets according to the parity of $m$.In the last part, we study the pseudo-holomorphic functions, i.e. solutions of the complex equation $overline{partial} w=alpha overline{w}$, with $alphain L^r$, $2leq r<infty$. We extend the Bers similarity principle and a converse of this principle to the critical regularity case $r=2$. We establish well-posedness of Dirichlet problem in smooth domains with weighted $L^p$ boundary data for 2-D isotropic conductivity equations whose coefficients have logarithm in the Sobolev space $W^{1,2}$.

<div><div>In this work we use and develop Riemann-Hilbert techniques to study the asymptotic behavior of structured determinants. In chapter one we will review the main underlying</div><div>definitions and ideas which will be extensively used throughout the thesis. Chapter two is devoted to the asymptotic analysis of Hankel determinants with Laguerre-type and Jacobi-type potentials with Fisher-Hartwig singularities. In chapter three we will propose a Riemann-Hilbert problem for Toeplitz+Hankel determinants. We will then analyze this Riemann-Hilbert problem for a certain family of Toeplitz and Hankel symbols. In Chapter four we will study the asymptotics of a certain bordered-Toeplitz determinant which is related to the next-to-diagonal correlations of the anisotropic Ising model. The analysis is based upon relating the bordered-Toeplitz determinant to the solution of the Riemann-Hilbert problem associated to pure Toeplitz determinants. Finally in chapter ve we will study the emptiness formation probability in the XXZ-spin 1/2 Heisenberg chain, or equivalently, the asymptotic analysis of the associated Fredholm determinant.</div></div>

Indiana University-Purdue University Indianapolis (IUPUI) / We study the one-parameter family of determinants $det(I-\gamma K_{PII}),\gamma\in\mathbb{R}$ of an integrable Fredholm operator $K_{PII}$ acting on the interval $(-s,s)$ whose kernel is constructed out of the $\Psi$-function associated with the Hastings-McLeod solution of the second Painlev\'e equation. In case $\gamma=1$, this Fredholm determinant describes the critical behavior of the eigenvalue gap probabilities of a random Hermitian matrix chosen from the Unitary Ensemble in the bulk double scaling limit near a quadratic zero of the limiting mean eigenvalue density. Using the Riemann-Hilbert method, we evaluate the large $s$-asymptotics of $\det(I-\gamma K_)$ for all values of the real parameter $\gamma$.

In the present work, we introduce a never before studied soliton equation called the intermediate mixed Manakov (IMM) equation. Through a pole ansatz, we prove that the equation has N-soliton solutions with pole parameters governed by the hyperbolic Calogero-Moser system. We also show that there are spatially periodic N-soliton solutions with poles obeying elliptic Calogero-Moser dynamics. A Lax pair is given in the form of a Riemann-Hilbert problem on a cylinder. A similar Lax pair is shown to imply a novel spin generalization of the intermediate nonlinear Schrödinger equation. Some conservation laws for the IMM are proven. We demonstrate that the IMM can be written as a Hamiltonian system, with one of these conserved quantities as the Hamiltonian. Finally, a physical interpretation is given by showing that the IMM can be rewritten to describe a system of two nonlocally coupled fluids, with nonlinear self-interactions. / Vi presenterar en aldrig tidigare studerad solitonekvation som vi döper till ‘the intermediate mixed Manakov equation’ (ungefär ‘den mellanliggande kopplade Manakovekvationen’. Kortform: IMM). Genom en polansats bevisar vi att ekvationen har N-solitonlösningar där polparametrarna utgör ett hyperboliskt Calogero-Mosersystem. Vi visar också att det finns rumsligt periodiska N-solitonlösningar vars poler följer elliptisk Calogero-Moserdynamik. Ett Laxpar ges i form av ett Riemann-Hilbertproblem på en cylinder. Vi demonstrerar att ett liknande Laxpar leder till en ny spinngeneralisering av den s.k. INLS-ekvationen. Några bevarandelagar för IMM bevisas. Vi visar att IMM-ekvationen kan skrivas som ett Hamiltonskt system, där Hamiltonianen är en av våra tidigare bevarade storheter. Till sist ger vi en fysikalisk tolkning av vår ekvation genom att demonstrera hur den beskriver ett system av ickelokalt interagerande vätskor, med ickelinjära självinteraktioner.