Wir betrachten ein mehrdimensionales Change-Point-Problem. Seien X1;n; : : : ;Xn;n unabhängige Zufallselemente bei denen q, q 2 N, Verteilungswechsel auftreten. Dass heisst, es existiert ein Vektor µ = (µ1; : : : ; µq) 2 Rq mit 0 = µ0 < µ1 < ¢ ¢ ¢ < µq < µq+1 = 1 sowie Verteilungen º0;n; : : : ; ºq;n, so dass Xj;n für [nµi] < j · [nµi+1] die Verteilung ºi;n besitzt. Wir führen eine Klasse von Schätzer ^µn für den unbekannten Change-Point µ ein. Diese sind Maximalstellen von gewichteten q + 1-Stichproben U-Statistiken. Das Ziel der Arbeit ist die Un- tersuchung des asymptotischen Verhalten der Schätzer.

In this thesis we shall examine the role of measurerability in the theory of Lebesgue Integration. This shall be done in the context of the real line where we define the notion of an integral of a bounded real-valued function over a set of bounded outer measure without a prior assumption of measurability concerning the function and the domain of integration. / Mathematical Sciences / M. Sc. (Mathematics)

Wir betrachten ein mehrdimensionales Change-Point-Problem. Seien X1;n; : : : ;Xn;n unabhängige Zufallselemente bei denen q, q 2 N, Verteilungswechsel auftreten. Dass heisst, es existiert ein Vektor µ = (µ1; : : : ; µq) 2 Rq mit 0 = µ0 < µ1 < ¢ ¢ ¢ < µq < µq+1 = 1 sowie Verteilungen º0;n; : : : ; ºq;n, so dass Xj;n für [nµi] < j · [nµi+1] die Verteilung ºi;n besitzt. Wir führen eine Klasse von Schätzer ^µn für den unbekannten Change-Point µ ein. Diese sind Maximalstellen von gewichteten q + 1-Stichproben U-Statistiken. Das Ziel der Arbeit ist die Un- tersuchung des asymptotischen Verhalten der Schätzer.

Many concrete problems, ranging from Portfolio selection to Water resource management, may be cast into a multiobjective programming framework. The simplistic way of superseding blindly conflictual goals by one objective function let no chance to the model but to churn out meaningless outcomes. Hence interest of discussing ways for tackling Multiobjective Programming Problems. More than this, in many real-life situations, uncertainty and imprecision are in the state of affairs. In this dissertation we discuss ways for solving Multiobjective Programming Problems with fixed and fuzzy coefficients. No preference, a priori, a posteriori, interactive and metaheuristic methods are discussed for the deterministic case. As far as the fuzzy case is concerned, two approaches based respectively on possibility measures and on Embedding Theorem for fuzzy numbers are described. A case study is also carried out for the sake of illustration. We end up with some concluding remarks along with lines for further development, in this field. / Operations Research / M. Sc. (Operations Research)

Thesis (MSc)--Stellenbosch University, 2013. / ENGLISH ABSTRACT: In this thesis I study compact objects described by the Manko-Novikov spacetime. The Manko- Novikov spacetime is an exact solution to the Einstein Field Equations that allows objects to be black hole-like, but with a multipole structure di erent from Kerr black holes. The aim of the research is to investigate whether we will observationally be able to tell these bumpy black holes, if they exist, apart from traditional Kerr black holes. I explore the geodesic motion of a test probe in the Manko-Novikov spacetime. I quantify the motion using Poincar e maps and rotation curves. The Manko-Novikov spacetime admits regions with regular motion as well as regions with chaotic motion. The occurrence of chaos is correlated with orbits for which the characteristic frequencies are resonant. The new result presented in this thesis is a global characterisation of where resonances and thus chaos are likely to occur for all orbits. These calculations are performed in the Kerr spacetime, from which I obtain that low order resonances occur within 20 Schwarzschild radii (or 40M) of the compact object with mass M. By the KAM theorem, the occurrence of chaos is therefore limited to this region for all small perturbations from Kerr. These resonant events will be measurable in the Galactic Centre using eLISA. This con nement of low order resonances indicates that the frequency values of orbits of radii well outside of 20 Schwarzschild radii can be approximated using canonical perturbation theory. / AFRIKAANSE OPSOMMING: In hierdie tesis word kompakte voorwerpe bestudeer soos omskryf deur die Manko-Novikov ruimtetyd. Die Manko-Novikov ruimtetyd is 'n eksakte oplossing van die Einstein Veldvergelykings. Die Manko-Novikov ruimtetyd formuleer gravitasiekolk-tipe voorwerpe waarvan die veelpool-struktuur afwyk van die tradisionele Kerr gravitasiekolk-struktuur. Die oogmerk van die navorsing is om vas te stel of ons met behulp van waarnemings hierdie bonkige gravitasiekolke van die tradisionele Kerr gravitasiekolke kan onderskei. Ek ondersoek die geodetiese beweging van 'n toetsmassa in die Manko-Novikov ruimtetyd. Die beweging word gekwanti seer met behulp van Poincar e afbeeldings en rotasiekrommes. In die Manko-Novikov ruimtetyd identi seer ek gebiede waarbinne re elmatige beweging voorkom asook gebiede waarbinne chaotiese bane voorkom. Die ontstaan van chaos word geassosieer met bane waarvan die fundamentele frekwensies resonant is. 'n Nuwe resultaat wat in hierdie tesis voorgehou word behels 'n globale karakterisering wat aandui waar resonansies en dus chaos na alle waarskynlikheid voorkom. Laasgenoemde berekeninge word vir die Kerr ruimtetyd uitgevoer. Hierdeur toon ek alle lae orde resonansies kom voor binne 20 Schwarzschild radii (of 40M) vanaf die kompakte voorwerp met mass M. Die KAM Stelling bepaal dan dat vir alle klein steurings toegepas op die Kerr ruimtetyd die voorkoms van chaos beperk sal wees tot bogenoemde gebied. Die resonansies binne hierdie gebied sal deur eLISA in die sentrum van die melkwegstelsel gemeet kan word. Hierdie beperking van lae orde resonansies tot 'n sekere afstand vanaf die kompakte voorwerp verseker dat die frekwensies van bane wat buite hierdie gebied val, akkuraat deur kanoniese steuringsteorie bepaal kan word.

V této práci se zabýváme r·znými pokrývacími větami a jejich ap- likacemi. Kromě klasických pokrývacích vět (Vitaliova, Besicovitchova a Whitney- ova věta) zde uvádíme i některá jejich zobecnění a další pokrývací věty. Tyto věty pak používáme v d·kazech dalších vět, některé jsou typickými aplikacemi pokrý- vacích vět jako například Lebesgueova věta o derivování, slabý typ (1,1) maximál- ního operátoru nebo Calderónovo-Zygmundovo lemma, v jejichž d·kazech hrají pokrývací věty klíčovou roli. Dále se zabýváme nerovnostmi mezi operátory, po- mocí pokrývacích vět dokazujeme vztahy mezi Hardyovým-Littlewoodovým max- imálním operátorem, maximálním singulárním integrálním operátorem a ostrým maximálním operátorem. 1

Neste trabalho demonstram-se os teoremas de ponto fixo de Brouwer e Kakutani com o objetivo de provar a existência do equilíbrio de Nash em jogos finitos em forma normal. No primeiro capítulo apresentam-se as definições de teoria dos jogos, começando com jogos finitos em forma normal e terminando com o conceito de equilíbrio de Nash. Na primeira seção do capítulo dois desenvolve-se a teoria de simplexes, em Rn, e se demonstra o teorema de Brouwer. Na seção seguinte, são relacionadas as propriedades de semi-continuidade superior e gráfico fechado em set functions, para então provar os teoremas de Celina e von Neumann que, em conjunto com o teorema de Brouwer, resultam no teorema de Kakutani no fim da seção. Como último resultado é demonstrado o teorema de existência do equilíbrio de Nash em jogos finitos em forma normal através do teorema de Kakutani, mostrando que o equilíbrio de Nash é um ponto fixo de uma set function. / In this work, the fixed-point theorems of Kakutani and Brouwer are proved with the intention of showing the existence of Nash equilibrium in finite normal-form games. In the first chapter the needed definitions of game theory are shown, starting with finite normal-form games and ending with the concept of Nash equilibrium. In the first section of chapter two, simplex theory in Rn is developed and then the Brouwer fixer point theorem is proved. In the next section, some relations of upper hemi-continuity and closed graph in set functions are shown, then proving the theorems of Celina and von Neumann that, along with Brouwer theorem, result in Kakutani fixed-point theorem in the end of the section. As the last result, the existence of Nash equilibrium in finite normal-form games is proved through Kakutani’s theorem, relating the Nash equilibrium to the fixed-point of a set function.

Cette thèse porte sur l'étude probabiliste des réponses démographique et génétique de populations à certains événements ponctuels. Dans une première partie, nous étudions l'impact de catastrophes tuant une fraction de la population et survenant de manière répétée, sur le comportement en temps long d'une population modélisée par un processus de branchement. Dans un premier temps nous construisons une nouvelle classe de processus, les processus de branchement à états continus avec catastrophes, en les réalisant comme l'unique solution forte d'une équation différentielle stochastique. Nous déterminons ensuite les conditions d'extinction de la population. Enfin, dans les cas d'absorption presque sûre nous calculons la vitesse d'absorption asymptotique du processus. Ce dernier résultat a une application directe à la détermination du nombre de cellules infectées dans un modèle d'infection de cellules par des parasites. En effet, la quantité de parasites dans une lignée cellulaire suit dans ce modèle un processus de branchement, et les "catastrophes" surviennent lorsque la quantité de parasites est partagée entre les deux cellules filles lors des divisions cellulaires. Dans une seconde partie, nous nous intéressons à la signature génétique laissée par un balayage sélectif. Le matériel génétique d'un individu détermine (pour une grande partie) son phénotype et en particulier certains traits quantitatifs comme les taux de naissance et de mort intrinsèque, ou sa capacité d'interaction avec les autres individus. Mais son génotype seul ne détermine pas son ``adaptation'' dans le milieu dans lequel il vit : l'espérance de vie d'un humain par exemple est très dépendante de l'environnement dans lequel il vit (accès à l'eau potable, à des infrastructures médicales,...). L'approche éco-évolutive cherche à prendre en compte l'environnement en modélisant les interactions entre les individus. Lorsqu'une mutation ou une modification de l'environnement survient, des allèles peuvent envahir la population au détriment des autres allèles : c'est le phénomène de balayage sélectif. Ces événements évolutifs laissent des traces dans la diversité neutre au voisinage du locus auquel l'allèle s'est fixé. En effet ce dernier ``emmène'' avec lui des allèles qui se trouvent sur les loci physiquement liés au locus sous sélection. La seule possibilité pour un locus de ne pas être ``emmené'' est l'occurence d'une recombination génétique, qui l'associe à un autre haplotype dans la population. Nous quantifions la signature laissée par un tel balayage sélectif sur la diversité neutre. Nous nous concentrons dans un premier temps sur la variation des proportions neutres dans les loci voisins du locus sous sélection sous différents scénarios de balayages. Nous montrons que ces différents scenari évolutifs laissent des traces bien distinctes sur la diversité neutre, qui peuvent permettre de les discriminer. Dans un deuxième temps, nous nous intéressons aux généalogies jointes de deux loci neutres au voisinage du locus sous sélection. Cela nous permet en particulier de quantifier des statistiques attendues sous certains scenari de sélection, qui sont utilisées à l'heure actuelle pour détecter des événements de sélection dans l'histoire évolutive de populations à partir de données génétiques actuelles. Dans ces travaux, la population évolue suivant un processus de naissance et mort multitype avec compétition. Si un tel modèle est plus réaliste que les processus de branchement, la non-linéarité introduite par les compétitions entre individus en rend l'étude plus complexe / This thesis is devoted to the probabilistic study of demographic and genetical responses of a population to some point wise events. In a first part, we are interested in the effect of random catastrophes, which kill a fraction of the population and occur repeatedly, in populations modeled by branching processes. First we construct a new class of processes, the continuous state branching processes with catastrophes, as the unique strong solution of a stochastic differential equation. Then we describe the conditions for the population extinction. Finally, in the case of almost sure absorption, we state the asymptotical rate of absorption. This last result has a direct application to the determination of the number of infected cells in a model of cell infection by parasites. Indeed, the parasite population size in a lineage follows in this model a branching process, and catastrophes correspond to the sharing of the parasites between the two daughter cells when a division occurs. In a second part, we focus on the genetic signature of selective sweeps. The genetic material of an individual (mostly) determines its phenotype and in particular some quantitative traits, as birth and intrinsic death rates, and interactions with others individuals. But genotype is not sufficient to determine "adaptation" in a given environment: for example the life expectancy of a human being is very dependent on his environment (access to drinking water, to medical infrastructures,...). The eco-evolutive approach aims at taking into account the environment by modeling interactions between individuals. When a mutation or an environmental modification occurs, some alleles can invade the population to the detriment of other alleles: this phenomenon is called a selective sweep and leaves signatures in the neutral diversity in the vicinity of the locus where the allele fixates. Indeed, this latter "hitchhiking” alleles situated on loci linked to the selected locus. The only possibility for an allele to escape this "hitchhiking" is the occurrence of a genetical recombination, which associates it to another haplotype in the population. We quantify the signature left by such a selective sweep on the neutral diversity. We first focus on neutral proportion variation in loci partially linked with the selected locus, under different scenari of selective sweeps. We prove that these different scenari leave distinct signatures on neutral diversity, which can allow to discriminate them. Then we focus on the linked genealogies of two neutral alleles situated in the vicinity of the selected locus. In particular, we quantify some statistics under different scenari of selective sweeps, which are currently used to detect recent selective events in current population genetic data. In these works the population evolves as a multitype birth and death process with competition. If such a model is more realistic than branching processes, the non-linearity caused by competitions makes its study more complex

Cette thèse est dédiée à l'étude de divers problèmes se situant à la frontière entre combinatoire et théorie des probabilités. Elle se compose de deux parties indépendantes : la première concerne l'étude asymptotique de certaines familles de \cartes" (en un sens non traditionnel), la seconde concerne l'étude d'une extension stochastique naturelle d'un processus dynamique classique sur un graphe appelé modèle du tas de sable. Même si ces deux parties sont a priori indépendantes, elles exploitent la même idée directrice, à savoir les interactions entre les probabilités et la combinatoire, et comment ces domaines sont amenés à se rendreservice mutuellement. Le Chapitre introductif 1 donne un bref aperçu des interactions possibles entre combinatoire et théorie des probabilités, et annonce les principaux résultats de la thèse. Le Chapitres 2 donne une introduction au domaine de la convergence des cartes. Les contributions principales de cette thèse se situent dans les Chapitres 3, 4 (pour les convergences de cartes) et 5 (pour le modèle stochastique du tas de sable). / This Thesis studies various problems located at the boundary between Combinatorics and Probability Theory. It is formed of two independent parts. In the first part, we study the asymptotic properties of some families of \maps" (from a non traditional viewpoint). In thesecond part, we introduce and study a natural stochastic extension of the so-called Sandpile Model, which is a dynamic process on a graph. While these parts are independent, they exploit the same thrust, which is the many interactions between Combinatorics and Discrete Probability, with these two areas being of mutual benefit to each other. Chapter 1 is a general introduction to such interactions, and states the main results of this Thesis. Chapter 2 is an introduction to the convergence of random maps. The main contributions of this Thesis can be found in Chapters 3, 4 (for the convergence of maps) and 5 (for the Stochastic Sandpile model).

The abstract boundary construction of Scott and Szekeres has proven a practical classification scheme for boundary points of pseudo-Riemannian manifolds. It has also proved its utility in problems associated with the re-embedding of exact solutions containing directional singularities in space-time. Moreover it provides a model for singularities in space-time - essential singularities. However the literature has been devoid of abstract boundary results which have results of direct physical applicability.¶ This thesis presents several theorems on the existence of essential singularities in space-time and on how the abstract boundary allows definition of optimal em- beddings for depicting space-time. Firstly, a review of other boundary constructions for space-time is made with particular emphasis on the deficiencies they possess for describing singularities. The abstract boundary construction is then pedagogically defined and an overview of previous research provided.¶ We prove that strongly causal, maximally extended space-times possess essential singularities if and only if they possess incomplete causal geodesics. This result creates a link between the Hawking-Penrose incompleteness theorems and the existence of essential singularities. Using this result again together with the work of Beem on the stability of geodesic incompleteness it is possible to prove the stability of existence for essential singularities.¶ Invariant topological contact properties of abstract boundary points are presented for the first time and used to define partial cross sections, which are an generalization of the notion of embedding for boundary points. Partial cross sections are then used to define a model for an optimal embedding of space-time.¶ Finally we end with a presentation of the current research into the relationship between curvature singularities and the abstract boundary. This work proposes that the abstract boundary may provide the correct framework to prove curvature singularity theorems for General Relativity. This exciting development would culminate over 30 years of research into the physical conditions required for curvature singularities in space-time.