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On s'intéresse dans cette thèse à l'étude de variables aléatoires sur les groupes de Lie compacts classiques. On donne une déformation du calcul de Weingarten tel qu'il a été introduit par B. Collins et P. Sniady. On fait une étude asymptotique du mouvement brownien sur les groupes de Lie compacts de grande dimension en obtenant des nouveaux résultats de fluctuations. Deux nouveaux objets, que l'on appelle champ maître gaussien planaire et champ maître orienté planaire, sont introduits pour décrire le comportement asymptotique des mesures de Yang-Mills pour des groupes de structure de grande dimension. / In the following text, we are interested in the study of Lie-groups valued random variables. We give a deformation of the Weingarten calculus introduced by Benoît Collins and Piotr Sniady. We study the asymptotic behavior of Brownian motion on compact Lie groups in high dimensions and obtain new fluctuations results. Two new objects called the planar gaussian master field and the planar oriented master field are introduced here to describe the asymptotic behavior of the Yang-Mills measure as the dimension of the structure group is large.

Cette thèse a été réalisée au sein de l’entreprise Invivoo. L’objectif principal était de trouver des stratégies d’investissement : avoir un gain important et un risque faible. Les travaux de recherche ont été principalement portés par ce dernier point. Dans ce sens, nous avons voulu généraliser un modèle fidèle à la réalité des marchés financiers, que ce soit pour des données à basse comme à haute fréquence et, à très haute fréquence, variation par variation. / No English summary available.

<p>Dans ce travail nous abordons deux problèmes non résolus en Probabilité appliquée. Nous les approchons tous deux sous un angle nouveau, en utilisant des outils aussi variés que les chaînes de Markov, les mouvements Browniens, les transformations de Schwarz-Christoffel, les processus de Poisson et la théorie des temps d'arrêts optimaux. <p><p>Problème de la ruine pour N joueurs<p><p>Le problème de la ruine pour $N$ joueurs est un problème célèbre dont la solution pour $N=2$ est connue depuis longtemps. Nous l'abordons premièrement en toute généralité, en le modélisant comme un problème d'absorption pour une chaîne de Markov. Nous obtenons les distributions associées à ce problème et nous décrivons un algorithme (appelé {it folding algorithm}) permettant de diminuer considérablement le nombre d'opérations nécessaires à une résolution complète. Cette étude nous permet de mettre en avant un certain nombres de relations de récurrence satisfaites par les probabilités de ruines associées à chaque état de la chaîne de Markov. Nous étudions ensuite une version asymptotique du problème de la ruine pour 3 joueurs. Nous utilisons les propriétés d'invariance des mouvements Browniens par transformations conformes pour décrire une résolution de ce problème via les transformations de Schwarz-Christoffel. Cette méthode dépasse le cadre strict du problème de la ruine pour 3 joueurs et s'applique à d'autres problèmes de temps d'atteinte d'un bord par un mouvement Brownien. <p><p>Problème de Robbins<p><p>Ce problème s'inscrit dans le cadre de la théorie des temps d'arrêts optimaux. C'est un problème d'analyse séquentielle dans lequel un observateur examine $n$ variables aléatoires indépendantes de manière séquentielle et doit en sélectionner exactement une sans rappel. L'objectif est de déterminer une stratégie qui permette de minimiser le rang moyen de l'observation sélectionnée. <p><p> Nous décrivons un modèle alternatif de ce problème, dans lequel le décideur observe un nombre aléatoire d'arrivées distribuées suivant un processus de Poisson homogène sur un horizon fixe $t$. Nous prouvons l'existence d'une stratégie optimale pour chaque horizon, et nous montrons que la fonction de perte associée à cette stratégie est uniformément continue sur $R$. Nous décrivons une fonction de perte restreinte qui permet d'obtenir une estimation de la valeur asymptotique du problème, et nous obtenons la valeur asymptotique associée à des stratégies spécifiques. Nous obtenons ensuite une équation intégro-diffférentielle sur la fonction de perte associée à la stratégie optimale. Finalement nous étudions les valeurs asymptotiques du problème et nous les comparons à celles du problème en temps discret. Nous concluons cette thèse en décrivant des stratégies spécifiques qui permettent d'obtenir des estimations sur le comportement asymptotique de la fonction de perte. <p><p> / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

This diploma thesis is focused on study of physico-chemical influences on model surface-water treatment which contain humic compounds. From those factors were monitored especially the dose of destabilizing reagent, pH value, temperature, velocity gradient of mixing and time of its duration. As destabilizing reagents were used Al2(SO4)3 .18H2O a Fe2(SO4)3 . 9H2O.

This master thesis focuses on dMRI (diffusion magnetic resonance imaging) and its dependance on diffusion in human brain tissue. It is described how to retrieve an image from gained data and its properties, advantages and disadvantages. It mentions problem in detecting kissing fibres due to its similarity with crossing fibres. Design of mathematical models of axons is decribed and suggested measurement to detect difference in signals for kissing and crossing fibres. It describes new simulator of diffusion-weighted MRI (dMRI) data which is able to generate it based on random walk algorithm with geometrical constraints not only for crossing fiber geometry, but also as o novelty for bending and kissing fiber geometries. This study contains results of simulations and disscusion about their usefulness with suggestions for simulator improvement. Simulated dMRI data shows significant difference in certain gradients. Data reconstruction shows, that these reults cannot be reconstructed into the same geometry as it was simulated for.

>Magister Scientiae - MSc / The case of pricing options under constant volatility has been common practise for decades. Yet market data proves that the volatility is a stochastic phenomenon, this is evident in longer duration instruments in which the volatility of underlying asset is dynamic and unpredictable. The methods of valuing options under stochastic volatility that have been extensively published focus mainly on stock markets and on options written on a single reference asset. This work probes the effect of valuing European call option written on a basket of currencies, under constant volatility and under stochastic volatility models. We apply a family of the stochastic models to investigate the relative performance of option prices. For the valuation of option under constant volatility, we derive a closed form analytic solution which relaxes some of the assumptions in the Black-Scholes model. The problem of two-dimensional random diffusion of exchange rates and volatilities is treated with present value scheme, mean reversion and non-mean reversion stochastic volatility models. A multi-factor Gaussian distribution function is applied on lognormal asset dynamics sampled from a normal distribution which we generate by the Box-Muller method and make inter dependent by Cholesky factor matrix decomposition. Furthermore, a Monte Carlo simulation method is adopted to approximate a general form of numeric solution The historic data considered dates from 31 December 1997 to 30 June 2008. The basket contains ZAR as base currency, USD, GBP, EUR and JPY are foreign currencies.

Als Beitrag zu einer verbesserten Filtration von Metallschmelzen werden stochastische Modelle für den essentiellen Mechanismus der Koagulation von Brownschen Partikeln und Partikeln in turbulenten Strömungen entwickelt und untersucht. Formeln für die zeitliche Entwicklung der Partikelkonzentration in diesen Systemen erlauben die Bestimmung von physikalischen Parametern, welche die Koagulation und somit die Filtration begünstigen. Um wichtige Resultate im Zusammenhang mit der traditionellen Herangehensweise für Brownsche Partikel zu berichtigen und zu erweitern, wird ein neuer Ansatz in Form zweier Modelle entwickelt. Für beide werden Formeln für die Partikelkonzentration, auf Basis einer neuartigen Verallgemeinerung der Matérn Hard-Core-Punktprozesse, abgeleitet. Um im Hinblick auf die Koagulationsgleichung der fraktalartigen Gestalt der Agglomerate besser Rechnung zu tragen, wird deren Morphologie anhand zweier neuer Modelle quantifiziert. Die Arbeit wird durch Anwendung der Modelle und numerische Simulationen von Koagulation und Abscheidung in turbulenten Strömungen abgerundet.

Robbins' problem is an optimal stopping problem where one seeks to minimize the expected rank of their observations among all observations. We examine random walk analogs to Robbins' problem in both discrete and continuous time. In discrete time, we consider full information and relative ranks versions of this problem. For three step walks, we give the optimal stopping rule and the expected rank for both versions. We also give asymptotic upper bounds for the expected rank in discrete time. Finally, we give upper and lower bounds for the expected rank in continuous time, and we show that the expected rank in the continuous time problem is at least as large as the normalized asymptotic expected rank in the full information discrete time version.

<div>Thermal desalination of high salinity water resources is crucial for increasing freshwater supply, but efficiency enhancements are badly needed. Nanomaterial enhancements and novel condensation regimes offer enormous potential for improving promising technologies like membrane distillation (MD). In this work, we first examined nanofluids for MD, including the role of nanoscale physics, and model system-level energy efficiency enhancements. Our model included the dominant micro-mixing from Brownian motion in fine particle nanofluids (copper oxide) and the unusually high axial conduction from phonon resonance through Van der Waals interaction in carbon nanotube nanofluids. Carbon nanotubes resulted in a consistent, wide range of improvements; while copper oxide particles showcased diminishing returns after a concentration of 0.7%, where Brownian motion effects reduced. However, the enhancements at higher concentrations from liquid layering around nanoparticles were impractical in MD, since the related high surfactant levels compromised the membrane hydrophobicity and promoted fouling. Dilute solutions of metallic nanofluids can be actively integrated to enhance the performance of MD, whereas stronger nanofluid solutions should be limited to heat exchangers that supply thermal energy to MD systems. We then investigated slippery liquid infused porous surfaces (SLIPS) for enhanced condensation rates in MD. Dropwise condensation heat transfer was modelled considering the effects of the departing, minimum droplet radii and the interfacial thermal resistances. Effective droplet shedding from these surfaces led to an experimental thermal efficiency of 95%. Alternatively, porous condensers with superior wicking properties and conductive heat transfer offered a robust solution to high salinity desalination. We modelled the onset of flooding in porous condensers using Darcy’s law for porous media, including the effects of the condenser permeability and determined the optimal condenser thickness at varying system length scales. The increased active area of condensation resulted in a significant enhancement (96.5%) in permeate production and 31.7% improvement in experimental thermal efficiency. However, porous condensers were only compatible with flat plate module designs limiting their practicality.</div>