Cet ouvrage presente des modeles aleatoires elementaires et certaines de leurs applications courantes: algorithmes d'optimisation, gestion des approvisionnements, dimensionnement de files d'attente, fiabilite et dimensionnement d'ouvrages. Des problematiques plus recentes sont egalement abordees: recherche de sequences exceptionnelles et de zones homogenes de l'ADN, estimation du taux de mutation de l'ADN, phenomenes de coagulation de molecules de polymeres ou d'aerosols.

Cet ouvrage est consacrA(c) aux points fixes d'applications diffA(c)rentiables, aux zA(c)ros de systA]mes non-linA(c)aires et A la mA(c)thode de Newton. Il s'adresse A des A(c)tudiants de mastA]re ou prA(c)parant l'agrA(c)gation de mathA(c)matique et A des chercheurs confirmA(c)s. La premiA]re partie est consacrA(c)e A la mA(c)thode des approximations successives et confronte un point de vue AsystA]mes dynamiquesA (thA(c)orA]mes de Grobman-Hartman, de la variA(c)tA(c) stable) A des exemples issus de l'analyse numA(c)rique. La seconde partie de cet ouvrage expose la mA(c)thode de Newton et ses dA(c)veloppements les plus rA(c)cents (thA(c)orie alpha de Smale, systA]mes sous ou sur-dA(c)terminA(c)s). Elle prA(c)sente une nouvelle approche de ce sujet et un ensemble de rA(c)sultats originaux publiA(c)s pour la premiA]re fois dans un ouvrage de langue franAaise.

This is an advanced text on fixed points, zeros of nonlinear systems and the Newton method. Its first part, devoted to fixed points, includes the Grobman-Hartman and the stable manifold theorems. The second part describes the Newton method from a modern point of view: Smale's alpha theory, underdetermined and overdetermined systems of equations. These results are illustrated by various examples from numerical analysis.

Le but de ce livre est de presenter les developpements recents du controle geometrique oriente vers la commande des vehicules spatiaux. Son contenu a servi de base a une serie de cours de controle et d'automatique de 3e cycle. Il s'appuie sur des projets de recherche avec l'ESTEC et le CNES, sur le controle d'attitude d'un satellite, le probleme de transfert orbital en temps minimal, et le probleme de rentree atmospherique d'une navette spatiale.

Ce livre est une initiation aux approches modernes de l'optimisation mathematique de formes. Il s'appuie sur les seules connaissances de premiere annee de Master de mathematiques, mais permet deja d'aborder les questions ouvertes dans ce domaine en pleine effervescence. On y developpe la methodologie ainsi que les outils d'analyse mathematique et de geometrie necessaires a l'etude des variations de domaines. On y trouve une etude systematique des questions geometriques associees a l'operateur de Laplace, de la capacite classique, de la derivation par rapport a une forme, ainsi qu'un FAQ sur les topologies usuelles sur les domaines et sur les proprietes geometriques des formes optimales avec ce qui se passe quand elles n'existent pas, le tout avec une importante bibliographie.

Systemes multi-echelles est une introduction a la problematique des systemes multi-echelles du point de vue du mathematicien applique. Il se compose d'une mosaique d'exemples dont le seul lien est d'appartenir a la tres grande famille des problemes issus de la physique au sens large qui presentent pour leur modelisation et leur simulation cette difficulte essentielle de comporter en leur sein des echelles de temps ou d'espace tres differentes.

Der erste Kontakt.- Routenplanung, was ist das?- Gestatten, Graph.- Gewicht ist Pflicht.- Eine ungefahrliche Explosion.- Kurzstrecke oder nicht? Das ist hier die Frage - Lokal entscheiden, global optimieren.- Am Anfang war der Input.- Negativ ist negativ, - Gute Zeiten, schlechte Zeiten.- Weibliche Intuition.- Die Arbeit vor der Arbeit.- Baumchen wechsle dich - Prim, ohne Zahlen.- Nimm, was du kriegen kannst .- Arbor-was?.- Studieren geht uber flanieren.- Spannung ohne Strom.- Eulersch oder nicht, was fur ein Gedicht.- Euler und der Nikolaus.- Heute flaniert die Mullabfuhr.- Paarungszeit.- Post aus China.- Schach-Matt?.- Platonische Liebe?.- Notorisch Problematisch.- Not eines Handlungsreisenden.- Weniger ist mehr.-150-prozentig.- Bonsai.- Gar nicht so platonisch.- Der Erfolg des Handlungsreisenden.

Dieses Buch ist aus verschiedenen Vorlesungen der Autoren an den Universitaten Hamburg und Trier entstanden. Es bietet eine umfassende und aktuelle Darstellung des Themenbereichs "Theorie und Numerik restringierter Optimierungsaufgaben," die uber die bislang existierende Lehrbuchliteratur deutlich hinausgeht. Das Buch wendet sich in erster Linie an Studierende der Mathematik, der Wirtschaftsmathematik und der Technomathematik in mittleren und hoheren Semestern, sollte aber auch erfahrenen Mathematikern einen Zugang zur aktuellen Forschung und Anwendern einen Uberblick uber die vorhandenen Verfahren geben. Im Einzelnen werden folgende Themenkreise ausfuhrlich behandelt: Lineare Programme: Simplex-Verfahren und Innere-Punkte-Methoden, Optimalitatsbedingungen erster und zweiter Ordnung, nichtlineare restringierte Programme, nichtglatte Optimierung, Variationsungleichungen. Etwa 140 Ubungsaufgaben, teilweise mit ausfuhrlichen Losungshinweisen runden die Darstellung ab."

Entscheidungen unter Unsicherheit kAnnen mit dem A1/4blichen Erwartungsnutzenkonzept hAufig nicht angemessen modelliert werden, da die zugrunde liegenden Informationen den wahrscheinlichkeitstheoretischen Anforderungen nicht genA1/4gen. AnsAtze der "beschrAnkten RationalitAt" erscheinen dagegen oft willkA1/4rlich, da die Kriterien ihrer Anwendbarkeit fehlen. Die Modellierung von Unsicherheit mit Fuzzy-Mengen, die hier in einer maAtheoretischen Interpretation verwendet werden, erlaubt eine Verallgemeinerung der RationalitAtsbedingungen, die viele dieser AnsAtze als SpezialfAlle enthAlt. Eine Anwendung bei Social Choice Problemen zeigt das Potential des Ansatzes zur ErklArung und Verbesserung der Verfahren kollektiver Entscheidungen.

Dieses Buch ist eine EinfA1/4hrung in die mathematische Theorie der Optimierung. Nach einer kurzen Beschreibung der Problemstellung und einer Aoebersicht A1/4ber die grundlegenden Typen von Optimierungsaufgaben werden im zweiten Kapitel lineare Optimierungsprobleme behandelt, fA1/4r die ein vollstAndiges LAsungsverfahren, der Simplexalgorithmus, zur VerfA1/4gung steht. FA1/4r die LAsung nichtlinearer Optimierungsaufgaben mit differenzierbaren bzw. konvexen Funktionen werden im dritten Kapitel notwendige und hinreichende OptimimalitAtsbedingungen bereitgestellt. Bei der Darstellung des Stoffes wurde darauf geachtet, neue Begriffe und Methoden anhand vieler Beispiele auf anschauliche Art einzufA1/4hren. Vorausgesetzt werden einige wenige mathematische Grundkenntnisse, wie sie in jeder einfA1/4hrenden Vorlesung in die HAhere Mathematik vermittelt werden. Jeder Abschnitt schlieAt mit einer Reihe von Aoebungsaufgaben. Die ausfA1/4hrlichen LAsungen zu allen Aufgaben werden am Ende des Lehrbuchs gegeben.

Dieses Buch bietet eine umfassende und aktuelle Darstellung des Themenbereichs "Numerische Losung unrestringierter Optimierungsaufgaben mit differenzierbarer Zielfunktion," die uber die bislang existierende Lehrbuchliteratur deutlich hinausgeht. Es wendet sich in erster Linie an Studierende der Mathematik, der Wirtschaftsmathematik und der Technomathematik in mittleren und hoheren Semestern, sollte aber auch erfahrenen Mathematikern einen Zugang zur aktuellen Forschung und Anwendern einen Uberblick uber die vorhandenen Verfahren geben. Alle besprochenen Verfahren sind ausfuhrlich motiviert und mit einer vollstandigen Konvergenzanalyse versehen, und es werden zu allen konkreten Algorithmen Tabellen mit numerischen Resultaten angegeben. In Anhangen sind die benotigten Grundlagen aus der mehrdimensionalen Analysis und der linearen Algebra sowie Testbeispiele zusammengestellt. Abgerundet wird das Buch durch ca. 150 Aufgaben unterschiedlichen Umfangs und Schwierigkeitsgrades."

Le but de ce livre est de donner une introduction aux methodes de Monte-Carlo orientee vers la resolution des equations aux derivees partielles. Apres des rappels sur les techniques de simulation, de reduction de variance et de suites a discrepance faible, les auteurs traitent en detail le cas des equations de transport, de l'equation de Boltzmann et des equations paraboliques de diffusion. Dans chaque cas ils introduisent les processus aleatoires associees et discutent les techniques d'implementation.

Ce livre est exclusivement consacre aux algorithmes numeriques d'optimisation (quasi-Newton, faisceaux, programmation quadratique successive, points interieurs); les bases theoriques (conditions d'optimalite, multiplicateurs de Lagrange) sont supposees connues.
Son but est de familiariser le lecteur avec ces algorithmes, qui sont pour la plupart bien classiques. Leur description insiste sur leur implementation numerique, ils peuvent etre programmes directement par un lecteur experimente. Le cote theorique n'est pas pour autant neglige, avec demonstration de chaque theoreme de convergence ou vitesse de convergence; souvent, ces demonstrations utilisent des hypotheses minimales.

Le fil directeur de ce livre, construit a partir des cours de DESS et de DEA de l'auteur, est la fiabilite. Son but est de montrer concretement ce que peut apporter l'etude des processus stochasitques dans ce domaine. Chemin faisant, cela permet d'aborder, dans des cas relativement simples, des techniques variees utilisees dans l'etude des processus stochastiques, tout en conservant l'esprit des demonstrations generales.

Au cours des dernieres annees, les algorithmes stochastiques se sont beaucoup developpes tant sur le plan de l'analyse mathematique que vers diverses applications: automatique, images, neurones, statistique... Ce livre presente les divers types d'algorithmes stochastiques, illustres par des exemples: algorithmes a pas decroissants, algorithmes markoviens, recuit simule. Un large panorama des outils mathematiques requis et de leurs progres recents est explore. Ingenieurs a la recherche d'un eclairage mathematique sur leur pratique et mathematiciens interesses par un terrain ou les problemes ouverts restent nombreux decouvriront la variete et l'actualite de ce sujet. Mais ce livre est avant tout destine a attirer vers ce domaine quelques apprentis chercheurs.

Le but de ce livre est de presenter la theorie des solutions de viscosite pour les equations de Hamilton-Jacobi du premier ordre et ses applications aux problemes de controle optimal deterministe et de perturbations singulieres, en particulier du type Grandes Deviations. Il est principalement destine aux etudiants de troisieme cycle et aux chercheurs qui souhaitent se familiariser avec cette theorie mais il en fournit egalement un panorama assez complet pour les equations du premier ordre.

Dieser Band Numerische Mathematik hat Prinzipien des numerischen Rechnens, numerische lineare Algebra und Naherungsmethoden in der Analysis zum Inhalt. Der Begriff der Approximation zieht sich als roter Faden durch den gesamten Text. Die Betonung liegt dabei weniger auf der Bereitstellung moglichst vieler Algorithmen als vielmehr auf der Vermittlung mathematischer Uberlegungen, die zur Konstruktion von Verfahren fuhren. Jedoch werden auch der algorithmische Aspekt und entsprechende Effizienzbetrachtungen gebuhrend berucksichtigt.
Durch den umfangreichen dargebotenen Stoff ist das Buch nicht nur fur eine einsemestrige Vorlesung interessant, sondern auch als studienbegleitendes Handbuch geeignet.
Besondere Erwahnung verdienen die zahlreichen historischen Anmerkungen sowie die motivierenden Erklarungen und aufgezeigten Querverbindungen zu anderen Themen.
Besonders zur intensiven Prufungsvorbereitung geeignet "

Ce livre est conAu comme un manuel auto-suffisant pour tous ceux qui ont A rA(c)soudre ou A(c)tudier des problA]mes elliptiques semi-linA(c)aires. On y prA(c)sente l'approche variationnelle mais les outils de base et le degrA(c) topologique peuvent Aatre employA(c)s dans d'autres approches. Les problA]mes sans compacitA(c) ainsi que les problA]mes sans symA(c)trie y sont A(c)tudiA(c)s. Plus de 150 exercices ou problA]mes complA]tent les rA(c)sultats prA(c)sentA(c)s.

Dieses Lehrbuch vermittelt die Grundlagen von Entwurf, Implementierung und Validierung zeitdiskreter Simulationsmodelle sowie der statistischen Ergebnisauswertung und gibt einen UEberblick uber moderne Simulationssoftware sowie neuere Ansatze der Modellbildung und Simulation, speziell aus dem Bereich Kunstliche Intelligenz. Mit Beispielen zur Simulation von Bedienungs-/Wartesystemen, Lagerhaltungssystemen und allgemein stoerungsanfalligen Systemen werden die wesentlichen Anwendungsbereiche diskreter Simulationsmodelle abgedeckt. Beim Modellentwurf werden die verschiedenen Modellierungsstile der diskreten Simulation (ereignis-, prozess-, transaktions- und aktivitatsorientiert) einander gegenubergestellt. Die Implementierung von Modellen wird ausfuhrlich und praxisorientiert behandelt, unter Einsatz von Hilfsmitteln auf verschiedenen Stufen (von Modula-2 uber eine schrittweise entwickelte Modula-2-Simulationsumgebung bis hin zum umfassenden Simulationspaket DESMO). Die Validierung von Modellen sowie Verfahren der Simulationsstatistik, die zur Ermittlung valider Simulationsergebnisse unerlasslich sind, werden ausfuhrlich und ubersichtlich dargestellt. Zahlreiche Programmbeispiele in Modula-2, UEbungsaufgaben und anspruchsvolle Projektvorschlage sind dazu geeignet, die vermittelten Methoden praktisch einzuuben. Das Lehrbuch soll Studierende der Informatik und verwandter Studiengange darauf vorbereiten, diskrete, stochastische Simulationsmodelle selbst zu entwerfen, mit modernen Hilfsmitteln zu implementieren und die Simulationsergebnisse kritisch zu analysieren.

Modern complex large-scale dynamical systems exist in virtually every aspect of science and engineering, and are associated with a wide variety of physical, technological, environmental, and social phenomena, including aerospace, power, communications, and network systems, to name just a few. This book develops a general stability analysis and control design framework for nonlinear large-scale interconnected dynamical systems, and presents the most complete treatment on vector Lyapunov function methods, vector dissipativity theory, and decentralized control architectures.

Large-scale dynamical systems are strongly interconnected and consist of interacting subsystems exchanging matter, energy, or information with the environment. The sheer size, or dimensionality, of these systems necessitates decentralized analysis and control system synthesis methods for their analysis and design. Written in a theorem-proof format with examples to illustrate new concepts, this book addresses continuous-time, discrete-time, and hybrid large-scale systems. It develops finite-time stability and finite-time decentralized stabilization, thermodynamic modeling, maximum entropy control, and energy-based decentralized control.

This book will interest applied mathematicians, dynamical systems theorists, control theorists, and engineers, and anyone seeking a fundamental and comprehensive understanding of large-scale interconnected dynamical systems and control.

In die Robotik fliessen Beitrage zahlreicher Wissensgebiete aus Maschinenbau, Elektrotechnik und Informatik ein. In diesem Buch steht die Informationsverarbeitung im Vordergrund: Roboter in einer realen Umwelt sollen gestellte Aufgaben selbstandig und korrekt ausfuhren sowie angemessen auf unvorhergesehene Ereignisse reagieren; dazu ist die Modellierung der realen Einsatzumgebung und eines intelligenten Systemverhaltens sowie kognitive und motorische Fahigkeiten erforderlich. Methoden der Kunstlichen Intelligenz werden eingesetzt, um Signale - uber Sensoren aus der physikalischen Umwelt gewonnen - zu verarbeiten bzw. zu interpretieren und somit Wirkzusammenhange zwischen Aktion und Reaktion herzustellen. Das Buch stellt aus Sicht der Informationsverarbeitung Modelle, Steuerungs- und Sensorkonzepte sowie Programmierverfahren vor und weist auf Anwendungsmoglichkeiten und zukunftige Entwicklungen hin. Es wendet sich daher nicht nur an Studenten wahrend der Ausbildung, sondern auch an den Praktiker, der sich mit den neuen Entwicklungen vertraut machen will."

Ein System - SP3R - zur graphischen Programmierung und Simulation wird vorgestellt. Es ist geeignet, Aktionen in Roboterzellen in hoher Aufloesung parallel zu simulieren und Fehler mit geringstmoeglichem Aufwand zu korrigieren. Zur Reprasentation komplex aufgebauter Roboterstationen wird ein topologisches Modell der Zellkomponenten nach Baumstruktur verwendet; periphere Gerate koennen in den Programmablauf einbezogen werden. UEber die Anwendungen in der Robotik hinaus gibt das Buch einen UEberblick daruber, wie parallele Prozesse in komplex strukturierten Modellwelten effizient programmiert und detailliert simuliert werden koennen. Durch die Methoden der Computergraphik kann die Roboterszene mit einer Animation in Realzeit prasentiert werden.

Steigende Groesse und Komplexitat technischer Anlagen, insbesondere elektrotechnischer Anlagen, und die zum Teil extrem hohen Zuver- lassigkeitsanforderungen rucken die Notwendigkeit zuverlassigkeits- technischer Analysen immer mehr in den Vordergrund ingenieurmassiger Betrachtung. Um die Zuverlassigkeit elektrotechnischer Anlagen be- urteilen zu koennen, reichen qualitative uberlegungen und verbale Beschreibungen nicht mehr aus. Es werden deshalb, besonders zum Vergleich verschiedener Systemkonzepte, in Angeboten bzw. bei der Vergabe von Auftragen und in Sicherheitsanalysen immer haufiger quantitative Zuverlassigkeitsaussagen gefordert, wozu eine wahr- scheinlichkeitstheoretisch unterstutzte Zuverlassigkeitsanalyse notwendig ist. Ziel des Buches ist die systematische Aufbereitung und Beschreibung der Methodik und der Verfahren zur ingenieurmassigen Berechnung der Zuverlassigkeit elektrotechnischer Systeme der Energie-, Nachrich- ten- und Automatisierungstechnik aus der Zuverlassigkeit seiner Komponenten unter Berucksichtigung betrieblicher und technischer Randbedingungen. Es werden Berechnungsverfahren beschrieben, die sich in der Praxis als leistungsfahig erwiesen haben. Darunter wer- den solche Verfahren verstanden, die je nach Auswahl sowohl hin- reichend genaue Ergebnisse liefern, und somit vertrauenswurdig sind, als auch in der Handhabung nicht zu aufwendig und somit kostengun- stig sind. Diese Anforderungen werden durch einen systematischen Aufbau und durch eine einheitliche Schreibweise der unterschiedli- chen Verfahren, durch Kombination verschiedener Verfahren und durch die Entwicklung von einfach anwendbaren Naherungsverfahren weitge- hend erfullt. Dabei fliessen die praktischen Erfahrungen in der in- dustriellen Anwendung ein. Mit den Naherungsverfahren kann man VIII selbst grosse und komplexe Systeme ohne DV-Programme schnell berech- nen. Jeder Rechenschritt ist nachvollziehbar, wodurch die wichtige Forderung nach Transparenz der Zusammenhange und des Berechnungswe- ges gewahrleistet ist.

This textbook presents a special solution of underdetermined linear systems where the number of nonzero entries in the solution is very small compared to the total number of entries. This is called sparse solution. As underdetermined linear systems can be very different, the authors explain how to compute a sparse solution by many approaches. Sparse Solutions of Underdetermined Linear Systems: Contains 72 algorithms for finding sparse solutions of underdetermined linear systems and their applications for matrix completion, graph clustering, and phase retrieval. Provides a detailed explanation of these algorithms including derivations and convergence analysis. Includes exercises for each chapter to help the reader understand the material. This textbook is appropriate for graduate students in math and applied math, computer science, statistics, data science, and engineering. Advisors and postdocs will also find the book of interest. It is appropriate for the following courses: Advanced Numerical Analysis, Special Topics on Numerical Analysis, Topics on Data Science, Topics on Numerical Optimization, and Topics on Approximation Theory.