Neste trabalho analisamos a positividade definida estrita de núcleos contínuos sobre um espaço compacto 2-homogêneo. R. Gangolli (1967) apresentou uma caracterização completa para os núcleos que são contínuos, isotrópicos e positivos definidos sobre um espaço compacto 2-homogêneo Md: a parte isotrópica do núcleo é uma série de Fourier uniformemente convergente, com coeficientes não negativos, em relação a certos polinômios de Jacobi atrelados a Md. Uma das contribuições de nosso trabalho é uma caracterização para a positividade definida estrita de tais núcleos, complementando a caracterização apresentada por Chen et al. (2003) no caso em que Md é uma esfera unitária de dimensão maior ou igual a 2. Outra contribuição do trabalho é uma extensão do resultado de Gangolli para núcleos sobre produtos cartesianos de espaços compactos 2-homogêneos, e a consequente caracterização para núcleos estritamente positivos definidos neste mesmo contexto. Por fim, a última contribuição do trabalho envolve a análise do grau de diferenciabilidade da parte isotrópica de um núcleo contínuo, isotrópico e positivo definido sobre Md e a aplicabilidade de tal análise em resultados envolvendo a positividade definida estrita. / In this work we analyze the strict positive definiteness of continuous kernels on compact two-point homogeneous spaces Md. R. Gangolli (1967) presented a complete characterization for continuous, isotropic and positive definite kernels on Md: the isotropic part of the kernel is a uniformly convergent Fourier series of certain Jacobi polynomials associated to Md, with nonnegative coefficients. One of the contributions of our work is a characterization for the strict positive definiteness of such kernels, completing that one presented by Chen et al. (2003) in the case Md is the unit sphere of dimension at least 2. Another contribuition of this work is an extension of Gangolli\'s result for kernels on a product of compact two-point homogeneous spaces, and the subsequent characterization of strict positive definiteness in this same context. Finally, the last contribution in this work involves the analysis of the differentiability of the isotropic part of a continuous, isotropic and positive definite kernel on Md and the applicability of such analysis in results involving the strict positive definiteness.

Apresentamos uma caracterização das funções positivas definidas em esferas complexas, generalizando assim, um resultado de Schoenberg ([41]). Como no caso real, uma classe importante dessas funções é aquela composta pelas funções estritamente positivas definidas de uma certa ordem; estas podem ser utilizadas para resolver certos problemas de interpolação de dados arbitrários associados a pontos distintos distribuídos nas esferas. Com esse objetivo, obtivemos algumas condições necessárias e suficientes (separadamente) para que funções positivas definidas sejam estritamente positivas definidas. Os resultados apresentados fornecem uma caracterização final elementar para funções estritamente positivas definidas de todas as ordens em quase todas as esferas complexas. Funções estritamente positivas definidas de ordem 2 são caracterizadas em todas as esferas complexas. Analisamos também a relação entre funções estritamente positivas definidas em esferas complexas e funções estritamente positivas definidas em esferas reais. / We characterize positive definite functions on complex spheres, generalizing a famous result due to I. J. Schoenberg ([41]). As in the real case, we study the so-called strictly positive definite functions. They can be used to perform interpolation of scattered data on those spheres. We present (separated) necessary and sufficient conditions for a positive definite function to be strictly positive definite of a certain order. These conditions produce a final characterization for those positive definite functions which are strictly positive definite of all orders, on almost all spheres. Strictly positive definite functions of order 2 are identified. Finally, we study a connection between strictly positive definite functions on real spheres and strictly positive definite functions on complex spheres.

Este trabalho é dedicado ao estudo de propriedades teóricas dos operadores integrais positivos em \'L POT. 2\' (X; u), quando X é um espaço topológico localmente compacto ou primeiro enumerável e u é uma medida estritamente positiva. Damos ênfase à análise de propriedades espectrais relacionadas com extensões do Teorema de Mercer e ao estudo dos espaços de Hilbert de reprodução relacionados. Como aplicação, estudamos o decaimento dos autovalores destes operadores, em um contexto especial. Finalizamos o trabalho com a análise de propriedades de suavidade das funções do espaço de Hilbert de reprodução, quando X é um subconjunto do espaço euclidiano usual e u é a medida de Lebesgue usual de X / In this work we study theoretical properties of positive integral operators on \'L POT. 2\'(X; u), in the case when X is a topological space, either locally compact or first countable, and u is a strictly positive measure. The analysis is directed to spectral properties of the operator which are related to some extensions of Mercer\'s Theorem and to the study of the reproducing kernel Hilbert spaces involved. As applications, we deduce decay rates for the eigenvalues of the operators in a special but relevant case. We also consider smoothness properties for functions in the reproducing kernel Hilbert spaces when X is a subset of the Euclidean space and u is the Lebesgue measure of the space

Neste trabalho analisamos o papel das funções layout de um núcleo positivo definido K sobre um espaço topológico de Hausdor E com relação a duas propriedades específicas: a universalidade de K e a ortogonalidade no espaço de Hilbert de reprodução de K a partir de suportes disjuntos. As funções layout sempre existem mas podem não ser únicas. De uma maneira geral, a função layout e uma aplicação que transfere, convenientemente, informações do espaço E para um espaço com produto interno de dimensão alta, onde métodos lineares podem ser usados. Tanto a universalidade quanto a ortogonalidade pressupõem a continuidade do núcleo. O primeiro conceito exige que para cada compacto não vazio X de E, o conjunto de \"seções\" {K(., y) : y \'PERTENCE\' X} seja total no espaço de todas as funções contínuas com domínio X, munido da topologia da convergência uniforme. Um dos resultados principais do trabalho caracteriza a universalidade de um núcleo K através de uma propriedade de universalidade semelhante da função layout. A ortogonalidade a partir de suportes disjuntos almeja então a ortogonalidade de quaisquer duas funções do espaço de Hilbert de reprodução de K quando seus suportes não se intersectam / We analyze the role of feature maps of a positive denite kernel K acting on a Hausdorff topological space E in two specific properties: the universality of K and the orthogonality in the reproducing kernel Hilbert space of K from disjoint supports. Feature maps always exist but may not be unique. A feature map may be interpreted as a kernel based procedure that maps the data from the original input space E into a potentially higher dimensional \"feature space\" in which linear methods may then be used. Both properties, universality and orthogonality from disjoint supports, make sense under continuity of the kernel. Universality of K is equivalent to the fundamentality of {K(. ; y) : y \'IT BELONGS\' X} in the space of all continuous functions on X, with the topology of uniform convergence, for all nonempty compact subsets X of E. One of the main results in this work is a characterization of the universality of K from a similar concept for the feature map. Orthogonality from disjoint supports seeks the orthogonality of any two functions in the reproducing kernel Hilbert space of K when the functions have disjoint supports

Neste trabalho, inicialmente, apresentamos uma classe de núcleos positivos definidos, os núcleos de Mercer. As funções nesta classe se enquadram na representação de núcleos dada pelo conhecido Teorema de Mercer. Exploramos algumas de suas propriedades convenientes para o contexto do trabalho e construímos seu espaço nativo. Em seguida, tratamos dos núcleos em multiescalas, um caso particular dos núcleos de Mercer. Após estabelecer algumas propriedades interessantes destes núcleos, analisamos o operador integral gerado por um núcleo em multiescalas, no contexto \'L POT.2\' , considerando os seguintes aspectos: limitação, compacidade e positividade do operador, especificidades da imagem do operador e informações sobre seus autovalores e autofunções. Analisamos ainda algumas propriedades do operador integral envolvendo o espaço nativo do núcleo em multiescalas / We study Mercer like kernels, a very special class of positive definite kernels possessing the description given by many results labeled as Mercer\'s Theorem. We explore some of their properties which are needed in the development of this work and construct their native space. In the second half of the work, we consider Mercer kernels defined by a multi-scale procedure. After establishing some of its properties, we analyze integral operators generated by multi-scale kernels, in the \'L POT.2\' context, centering on the following aspects: boundedness, compactness, positiveness, eigenvalues and eigen- functions. We also consider additional properties of the operator, mainly those involving the native space of the multi-scale kernel

Abstract in English / The research will analyze and compare the current research on the spectral factorization of non-singular and singular matrices. We show that a nonsingular non-scalar matrix A can be written as a product A = BC where the eigenvalues of B and C are arbitrarily prescribed subject to the condition that the product of the eigenvalues of B and C must be equal to the determinant of A. Further, B and C can be simultaneously triangularised as a lower and upper triangular matrix respectively. Singular matrices will be factorized in terms of nilpotent matrices and otherwise over an arbitrary or complex field in order to present an integrated and detailed report on the current state of research in this area. Applications related to unipotent, positive-definite, commutator, involutory and Hermitian factorization are studied for non-singular matrices, while applications related to positive-semidefinite matrices are investigated for singular matrices. We will consider the theorems found in Sourour [24] and Laffey [17] to show that a non-singular non-scalar matrix can be factorized spectrally. The same two articles will be used to show applications to unipotent, positive-definite and commutator factorization. Applications related to Hermitian factorization will be considered in [26]. Laffey [18] shows that a non-singular matrix A with det A = ±1 is a product of four involutions with certain conditions on the arbitrary field. To aid with this conclusion a thorough study is made of Hoffman [13], who shows that an invertible linear transformation T of a finite dimensional vector space over a field is a product of two involutions if and only if T is similar to T−1. Sourour shows in [24] that if A is an n × n matrix over an arbitrary field containing at least n + 2 elements and if det A = ±1, then A is the product of at most four involutions. We will review the work of Wu [29] and show that a singular matrix A of order n ≥ 2 over the complex field can be expressed as a product of two nilpotent matrices, where the rank of each of the factors is the same as A, except when A is a 2 × 2 nilpotent matrix of rank one. Nilpotent factorization of singular matrices over an arbitrary field will also be investigated. Laffey [17] shows that the result of Wu, which he established over the complex field, is also valid over an arbitrary field by making use of a special matrix factorization involving similarity to an LU factorization. His proof is based on an application of Fitting's Lemma to express, up to similarity, a singular matrix as a direct sum of a non-singular and nilpotent matrix, and then to write the non-singular component as a product of a lower and upper triangular matrix using a matrix factorization theorem of Sourour [24]. The main theorem by Sourour and Tang [26] will be investigated to highlight the necessary and sufficient conditions for a singular matrix to be written as a product of two matrices with prescribed eigenvalues. This result is used to prove applications related to positive-semidefinite matrices for singular matrices. / National Research Foundation of South Africa / Mathematical Sciences / M Sc. (Mathematics)

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Esta tese propõe uma metodologia baseada em métodos de kernel, teoria fuzzy e probabilidade para tratar conjuntos de dados cujas observações são conjuntos de pontos. As medidas de probabilidade e os conjuntos fuzzy são usados para modelar essas observações. Posteriormente, graças a kernels definidos sobre medidas de probabilidade, ou em conjuntos fuzzy, é feito o mapeamento implícito dessas medidas de probabilidade, ou desses conjuntos fuzzy, para espaços de Hilbert com kernel reproduzível, onde a análise pode ser feita com algum método kernel. Usando essa metodologia, é possível fazer frente a uma ampla gamma de problemas de aprendizado para esses conjuntos de dados. Em particular, a tese apresenta o projeto de modelos de descrição de dados para observações modeladas com medidas de probabilidade. Isso é conseguido graças ao mergulho das medidas de probabilidade nos espaços de Hilbert, e a construção de esferas envolventes mínimas nesses espaços de Hilbert. A tese apresenta como esses modelos podem ser usados como classificadores de uma classe, aplicados na tarefa de detecção de anomalias grupais. No caso que as observações sejam modeladas por conjuntos fuzzy, a tese propõe mapear esses conjuntos fuzzy para os espaços de Hilbert com kernel reproduzível. Isso pode ser feito graças à projeção de novos kernels definidos sobre conjuntos fuzzy. A tese apresenta como esses novos kernels podem ser usados em diversos problemas como classificação, regressão e na definição de distâncias entre conjuntos fuzzy. Em particular, a tese apresenta a aplicação desses kernels em problemas de classificação supervisionada em dados intervalares e teste kernel de duas amostras para dados contendo atributos imprecisos. / This thesis proposes a methodology based on kernel methods, probability measures and fuzzy sets, to analyze datasets whose individual observations are itself sets of points, instead of individual points. Fuzzy sets and probability measures are used to model observations; and kernel methods to analyze the data. Fuzzy sets are used when the observation contain imprecise, vague or linguistic values. Whereas probability measures are used when the observation is given as a set of multidimensional points in a $D$-dimensional Euclidean space. Using this methodology, it is possible to address a wide range of machine learning problems for such datasets. Particularly, this work presents data description models when observations are modeled by probability measures. Those description models are applied to the group anomaly detection task. This work also proposes a new class of kernels, \\emph{the kernels on fuzzy sets}, that are reproducing kernels able to map fuzzy sets to a geometric feature spaces. Those kernels are similarity measures between fuzzy sets. We give from basic definitions to applications of those kernels in machine learning problems as supervised classification and a kernel two-sample test. Potential applications of those kernels include machine learning and patter recognition tasks over fuzzy data; and computational tasks requiring a similarity measure estimation between fuzzy sets.

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