Generalized concavity of a function in portfolio theory

Summary The analysis of portfolio selection and capital market equilibrium problems involving multivariate lognormal distributions is impeded because this distribution is not closed under addition. To overcome this difficulty it is convenient to use the approximation that this sum is lognormal. Simulation and empirical tests and theoretical results lend support to the appropriateness of the approximation. This paper develops the necessary theory to determine whether such approximating functions are concave or at least quasiconcave and thus their analysis can proceed by standard methods. The characterizations, which involve explicit algebraic criteria related to the parameter values of the random variables and utility function, are evaluated using monthly and yearly stock price data.

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Zusammenfassung Die Analyse von Portfolio Selection Problemen sowie von Gleichgewichts-problemen wird beim Vorliegen logarithmisch-normaler Verteilungen dadurch erschwert, daß diese Klasse von Verteilungen nicht abgeschlossen gegenüber der Addition ist. Das Ersatzmodell, das man dadurch erhält, daß die Summe als logarithmisch-normalverteilt unterstellt wird, erweist sich jedoch als gute Approximation des ursprünglichen Problems, wie empirische sowie theoretische Ergebnisse zeigen. In der vorliegenden Arbeit wird untersucht, unter welchen Bedingungen die approximierende Zielfunktion konkav oder wenigstens quasikonkav ist, und daher das Ersatzproblem mit einem Standardverfahren der konkaven Programmierung gelöst werden kann. Es werden notwendige und hinreichende Bedingungen für die Quasikonkavität der approximierenden Funktion für verschiedene Parameterwerte der Verteilung und der Nutzenfunktion abgeleitet. Die Verwendung der erhaltenen Kriterien, die leicht nachzuprüfen sind, wird am Beispiel monatlicher und jährlicher Daten illustriert.

     

Topological structure of integral manifolds and period-doubling bifurcation

We investigate the topological structure of integral manifolds near a closed orbit of an autonomous differential system. We prove that under some circumstances these manifolds are homeomorphic to a Möbius strip. It is shown that the appearance of a period-doubling bifurcation in systems depending on a parameter is intimately connected with the occurence of a center manifold homeomorphic to a Möbius strip. Finally we demonstate that the period-doubling bifurcation can be treated as Hopf bifurcation on a Möbius strip.

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Zusammenfassung Wir untersuchen die topologische Struktur von Integralmannigfaltigkeiten in der Nähe einer geschlossenen Lösungskurve eines autonomen Differentialgleichungssystems. Wir beweisen, daß unter gewissen Umständen diese Mannigfaltigkeiten homöomorph zu einem Möbius-Band sind. Es wird gezeigt, daß das Auftreten einer Periodenverdopplungsbifurkation in parameterabhängigen Systemen eng mit der Existenz einer Zentrumsmannigfaltigkeit verknüpft ist, die homöomorph zu einem Möbius-Band ist. Abschließend demonstrieren wir, daß die Periodenverdopplungsbifurkation als Hopf-Bifurkation auf einem Möbius-Band behandelt werden kann.

     

A firm's control with price and investment

We consider a dynamic sales and output capacity model. The price function and the investment rate are control variables of a control model that can be solved by synthesis of optimal control paths. This model is similar to a differential game byLevine/Thepot. One of the extensions is that the investment effectiveness function is concave. Two possible optimal strategies can be derived beginning with a positive inventory level and ending with excess capacity, equal sales and output.

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Zusammenfassung Wir beschäftigen uns mit einem dynamischen Absatz- und Outputkapazitäts modell. Preis und Investitionsrate sind Steuervariable eines Kontrollmodells, das durch Verknüpfung von optimalen Pfaden gelöst werden kann. Dieses Modell baut auf einem Differentialspiel vonLevine/Thepot auf. Eine der Erweiterungen besteht darin, daß die Funktion der Investitions effektivität als konkav angenommen wird. Es können zwei mögliche optimale Strategien abgeleitet werden, die mit einem positiven Lagerstand beginnen und mit aufeinander abgestimmten Absatz- und Produktionskapazitäten enden.

     

An interior point method for nonlinear programming

Summary In this paper an interior point method is presented for nonlinear programming problems with inequality constraints. On defining a modified distance function the original problem is solved sequentially by using a method of feasible directions. At each iteration a usable feasible direction can be determined explicitly. Under certain assumptions it can be shown that every accumulation point of the sequence of points constructed by the proposed algorithm satisfies the Kuhn-Tucker conditions.

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Zusammenfassung Im vorliegenden Beitrag wird eine Innere-Punkt-Methode zur Lösung nichtlinearer Optimierungsprobleme mit Ungleichungsrestriktionen vorgestellt. Mit dem Begriff der modifizierten Distanzfunktion und mit Hilfe einer Methode der zulässigen Richtungen wird das ursprüngliche Problem sequentiell gelöst. Bei jeder Iteration kann eine brauchbare zulässige Richtung explizit angegeben werden. Unter geeigneten Voraussetzungen wird gezeigt, daß jeder Häufungspunkt der Folgenpunkte, die durch den dargestellten Algorithmus konstruiert werden, die Kuhn-Tucker-Bedingungen erfüllt.

     

Further considerations of resonant oscillations in open tubes

Summary The problem investigated is that of a gas column contained in a tube which is open at one end and closed at the other by a periodically oscillating piston. A previous investigation by the present author showed that the effects of nonlinear amplitude dispersion may play a crucial role for this problem. In the course of this previous investigation a difference equation was derived which accounts for the effects of nonlinear distortion of the solutions. The present investigation shows that with the help of a suitable transformation this difference equation can be simplified considerably. Indeed, the proposed transformation makes the analysis which accounts for amplitude dispersion as simple as an analysis using small-amplitude expansions which does not account for amplitude dispersion. Furthermore, for certain boundary conditions at the open end, solutions can be found analytically.

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Zusammenfassung Betrachtet wird eine Gassäule in einem Rohr, welches an einem Ende durch einen periodisch schwingenden Kolben abgeschlossen und am anderen Ende offen ist. Eine frühere Untersuchung des Autors hat gezeigt, daß die Effekte der nichtlinearen Amplitudendispersion für das vorliegenden Problem eine wesentliche Rolle spielen können. Im Rahmen dieser früheren Untersuchung wurde eine Differenzengleichung hergeleitet, in welcher die Effekte der nichtlinearen Verzerrung von Lösungen berücksichtigt sind. Die vorliegende Untersuchung zeigt, daß diese Differenzengleichung mit einer geeigneten Transformation beträchtlich vereinfacht werden kann. Die vorliegende Transformation vereinfacht die Lösung des Problems in einem solchen Ausmaß, daß eine Untersuchung, welche die Amplitudendispersion berücksichtigt, (im Vergleich zu einer Behandlung des Problems mit Entwicklungen nach kleinen Amplituden) keine zusätzlichen Schwierigkeiten mit sich bringt. Außerdem können für bestimmte Randbedingungen am offenen Ende Lösungen auf analytischem Weg gefunden werden.

     

An asymptotic approach for shock-wave/transpired turbulent boundary layer interactions

Summary In this work perturbation techniques are used to study the problem of the interaction between a shock wave and a transpired turbulent boundary layer at transonic speeds. In the case considered here, the Mach number is assumed to be high enough for the sonic line to penetrate deep into the boundary layer so that it ends close to the wall. The flow region is divided into a region of strong interaction and regions of weak interaction. For the regions of weak interaction, upstream and downstream of the shock, a classical two-deck structure is assumed to hold for the boundary layer. Solutions chosen for these regions must account for the effects of blowing or suction. The strong interaction region on the other hand is shown to consist of three decks. A detailed analysis of the whole flow field is carried out and solutions valid in the double limit as Reynolds number tends to infinity and Mach number tends to one are proposed. Solutions of adjacent layers are shown to match so providing a smooth solution for the entire flow region. The analysis yields solutions for the pressure and skin-friction profiles.

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Zusammenfassung In dieser Veröffentlichung wird mit Methoden der Störungsrechnung das Problem der Wechselwirkung zwischen einer Schockwelle und einer turbulenten Grenzschicht mit Blas- und Saugeffekten beim Übergang zu Überschallgeschwindigkeiten untersucht. In dem hier betrachteten Fall ist die Machzahl so hoch, daß die Schockwellenfront tief in die Grenzschicht eindringt und nahe bei der Wand endet. Das Strömungsgebiet wird in ein Gebiet starker Wechselwirkung und in ein Gebiet schwacher Wechselwirkung eingeteilt. Für die Gebiete schwacher Wechselwirkung (vor und hinter der Schockwellenfront) wird angenommen, daß die Grenzschicht eine klassische zwei-Deck Struktur besitzt. Lösungen, die für diese Gebiete gewählt werden, müssen die Blas- oder Saugeffekte erklären. Es wird gezeigt, daß das Gebiet starker Wechselwirkung dagegen aus drei Decks besteht. Eine ausführliche Berechnung des gesamten Strömungsfeldes wird durchgeführt, und es werden Lösungen angegeben, die gültig sind für den doppelten Grenzfall, daß die Reynoldszahl gegen unendlich und die Machzahl gegen eins strebt. Es zeigt sich, daß die Lösungen für benachbarte Schichten aneinander passen, und daß sich damit eine stetige Lösung für das gesamte Strömungsgebiet ergibt. Die Lösungen für die Druck- und Wandreibungsprofile werden bestimmt.

     

Explizite Lösung des dreidimensionalen Minimax-Standortproblems in der City-Block-Distanz

Zusammenfassung Minimax-Standortprobleme in der City-Block-Distanz sind sowohl in der Ebene als auch im dreidimensionalen Anschauungsraum von praktischer Bedeutung. Das Problem kann in ein lineares Programm umformuliert werden, für dessen Optimallösungen im Fall der Ebene eine gewisse untere Schranke der Zielfunktion stets angenommen wird und die sämtlich explizit angegeben werden können. Verallgemeinert man dieses Vorgehen auf den Raum, so stellt man fest, daß die entsprechende untere Schranke nicht in allen Fällen angenommen wird. Hier erhält man dann schließlich alle Lösungen explizit, indem man auf das duale Problem übergeht. Numerische Beispiele werden angegeben.

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Summary Rectilinear minimax location problems have practical applications both in the plane and in the three-dimensional space. The problem can be reformulated as a linear program for whose optimal solutions a certain lower bound of the objective function is always attained and which can be given explicitly in case of the plane. Extending this method to space it happens that the corresponding lower bound is not attained in all cases. Here a complete explicit solution set can be obtained by considering the dual program. Numerical examples are given.

     

The focal point method for solving systems of linear equations

The Focal Point method of solving systems of linear equations is based on the linearity of matrix transformations and the fact that each equation in the system defines a hyperplane of solutions. As with Gaussian elimination the number of multiplications is a cubic polynomial inn with leading coefficientn ³/3. Some of the benefits of this new method are that it needs approximatelyn ²/4 storage registers and that the zeroes of the system are preserved. Thus for sparse systems the operation count can be significantly reduced. Numerical examples using initial segments of the Hilbert matrix demonstrate that this new method can be very accurate.

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Zusammenfassung Die Vektor Projektions Methode zur Lösung linearer Gleichungssysteme ist darauf begründet, daß jede Gleichung eine Hyperebene definiert und daß die Berechnung der Projektionspunkte linear ist. Wie bei der Gauss'schen Eliminierung wird die Anzahl der Multiplikationen durch ein kubisches Polynom mit höchstem Koeffizientenn ³/3 beschrieben. Zwei Vorteile der neuen Methode sind, daß nur etwan ²/4 Speicherplätze benötigt werden, und daß Null-Koeffizienten im Gleichungsystem erhalten bleiben. Damit kann die Anzahl der Rechenoperationen bei dünnbesetzten Matrizen erheblich reduziert werden. Die gute Genauigkeit des neuen Verfahrens wird am Beispiel der numerischen Inversion von Hilbert-Matrizen verschiedener Größe gezeigt.

     

Boundary effects on granular shear flows of smooth disks

Summary We obtain boundary conditions for two-dimensional flows of identical, nearly elastic, circular disks that interact with a flat wall to which identical, evenly spaced half-disks have been attached. Expressions for the transfer of momentum and energy from the boundary to the flow are obtained by statistical averaging over all possible wall-flow disk collisions. We improve upon the expressions derived by Jenkins and Richman [1986] by employing in the averaging process a more elaborate velocity distribution function obtained through the method of moments. In addition we expand the distribution function about a point near the flat wall that guarantees positive slip velocities. With these boundary conditions, we analyze a two-dimensional shear flow driven by parallel bumpy boundaries. The constitutive theory employed includes both the effects of particle collisions and particle transport on the transfer of momentum and energy throughout the flow. We demonstrate how the resulting profiles of velocity, granular temperature, and solid fraction are affected by changes in the geometry of the boundary. We also predict how the induced stresses vary with the geometry of the boundary and the average solid fraction within the flow.

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Zusammenfassung Wir erhalten die Randbedingungen für die zweidimensionale Strömung identischer, beinahe elastischer, runder Scheiben, die sich in Wechselwirkung mit einer geraden Wand befinden, an der in gleichmäßigen Abständen Halbscheiben angebracht sind. Es werden Ausdrücke für die Übertragung von Impuls und Energie vom Rand auf den Strom aufgestellt, die durch den statisch errechneten Durchschnitt aller möglichen Scheibenkollisionen Wand-Strom erhalten werden. Wir verbessern die von Jenkins und Richman (1986) entwickelten Ausdrücke dadurch, daß bei der Berechnung der Mittelwerte eine erweiterte Geschwindigkeitsverteilung, die auf der Momentmethode beruht, einbezogen wurde. Außerdem entwickeln wir die Verteilungsfunktion an einem Punkt so nahe an der Wand, daß positive Gleitgeschwindigkeiten garantiert sind. Wir untersuchen eine zweidimensionale Scherströmung mit diesen Randbedingungen, die durch die parallelen unebenen Ränder getrieben wird. Die konstitutive Theorie, die wir anwenden, beinhaltet sowohl den Einfluß der Teilchenkollisionen als auch den des Teilchentransports auf die Übertragung von Impuls und Energie innerhalb der Strömung. Wir zeigen, wie die Profile der Geschwindigkeit, der Granu-lartemperatur und des Festkörperanteils, die sich ergeben, durch Veränderungen der Randgeometrie beeinflußt werden. Weiterhin können wir voraussagen, wie die erzeugten Spannungen sich mit der Randgeometrie und dem im Strom enthaltenen Festkörperanteil verändern.

     

Optimierung in der Stichprobentheorie durch Schichtung und Aufteilung

Zusammenfassung Es wird gezeigt, daß sich das Problem der optimalen Schichtung und Aufteilung für ein und mehrer Merkmale auf ein nichtlineares Programm mit nichtlinearer Zielfunktion und im allgemeinen nichtlinearen Restriktionen zurückführen läßt. Lösungsverfahren für den Fall diskreter und stetiger Merkmale mit a) verschwindendem, b) nichtverschwindendem Auswahlsatz werden angegeben. Ergebnisse für die Normalverteilung und die logarithmische Normalverteilung werden mitgeteilt. Es zeigt sich, daß die bekannte Formel vonDalenius zu falschen Ergebnissen führen kann, weil bei der Herleitung eine (nichtlineare) Restriktion nicht berücksichtigt wurde. Am Beispiel einer zweidimensionalen Normalverteilung wird die Verallgemeinerung der Problemstellung und des Verfahrens demonstriert.

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Summary It will be shown that the problem of optimum stratification and allocation for one and several variates can be reduced to a nonlinear program with a nonlinear objective function and in general nonlinear restrictions. Methods for solving these problems are given for discrete and continuous variates with a) vanishing, b) non-vanishing sampling fraction. Results are tabulated for the normal and the lognormal distribution. It will be shown that the well-known formula ofDalenius may lead to wrong results, because one of the (non-linear) restrictions may be not satisfied. The problem and the methods for solving this problem can be generalized. This will be shown with the two-dimensional normal distribution.

     

Vortex breakdown as a fundamental element of vortex dynamics

Summary Keller et al. (1985) have shown that, in analogy to the theory of gravity currents, there exist two types of force-free transitions (i.e. vortex breakdown phenomena) between axisymmetric vortex-flow states in tubes.This paper presents an extension of our earlier analysis, which is based on a variational principle and does not account for viscous effects and shear layer instabilities, to axisymmetric vortex flows in tubes with varying cross-sectional area.A broad investigation into the properties of steady axisymmetric vortex flows is given, in so far as they can be represented by perfect-fluid theory and simple extensions of it. It is argued that the basic physics of such flows, including vortex breakdown phenomena, can be explained with the help of the relatively simple theoretical concepts proposed. Numerical results are presented which show complete flow fields of loss-free transition in diffusers for various types of vortex flows. LDA-measurements and flow visualization experiments proove the existence of two types of transitions, as proposed by the analysis, and show the significance of critical cross-sections in the flow.

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Zusammenfassung Keller et al. (1985) haben gezeigt, daß in Analogie zur Theorie der Schwereströmungen zwei Arten von impulserhaltenden Übergängen (i.e. Vortex-Breakdown-Phänornene) zwischen axisymmetrischen Wirbelströmungszuständen existieren.Diese frühere Theorie, die auf einem einfachen Variationsprinzip basiert und Reibungseffekte sowie Scherschichtsinstabilitäten nicht berücksichtigt, wird in dieser Arbeit auf axisymmetrische Wirbelströmungen in Rohren mit veränderlicher Querschnittsfläche erweitert. Die Eigenschaften axisymmetrischer Wirbelströmungen werden in ihrer vollen Breite untersucht, soweit sie der Theorie der idealen Strömungen und ihren einfachsten Verallgemeinerungen zugänglich sind. Wie es scheint, kann mit hinreichender Rechtfertigung festgestellt werden, daß die grundlegende Physik solcher Strömungen (einschließlich der Vortex-Breakdown-Phänome) mit den relativ einfachen theoretischen Konzepten erklärt werden kann, die in dieser Arbeit diskutiert werden. Es werden numerische Ergebnisse gezeigt, welche die vollständigen Strömungsfelder verlustfreier Übergänge in Diffusoren für verschiedenartige Wirbelströmungen beinhalten. LDA-Messungen und Strömungsbeobachtungen beweisen die Existenz der von der Theorie vorausgesagten übergangsarten und zeigen die zentrale Bedeutung der kritischen Strömungsquerschnitte.

     

Die Optimierung linearer Modelle überlasteter Straßennetze mit öffentlichem Verkehr

Zusammenfassung In der vorliegenden Arbeit wird gezeigt, daß die Theorie überlasteter Straßennetze sehr einfach wird, wenn man die Wartezeitfunktionen linearisiert. Die Straßennetze dürfen außer den überlasteten Straßenabschnitten auch schwach belastete Abschnitte enthalten, deren Abflüsse nicht durch die Grünzeiten bestimmt sind. Mit Hilfe der Theorie linearer überlasteter Straßen netze kann man z.B. zeigen, daß in überlasteten Straßenzügen mit öffentlichem Verkehr die Dosierung des zufließenden Individualverkehrs günstiger sein kann als die Einrichtung von Sonderspuren für den öffentlichen Verkehr.

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Summary The presented paper shows, that the theory of oversaturated road networks is greatly simplified by linearization of the waiting time functions. The road networks may contain not only oversaturated links but also less loaded links, whose output is not determined by the green times. By the theory of linear oversaturated road networks one may show e.g., that in oversaturated main roads with public transport the metering of the entering cars may be favourable to the installation of segregated lanes for the public transport.

     

A special transformation of the differential equations describing blown arcs

Zusammenfassung Zur Untersuchung der Wechselwirkung von Lichtbögen mit Gasströmungen wird eine Transformation der Differentialgleichungen vorgeschlagen. Und zwar wird anstelle einer Ortsvariablen die Temperatur als unabhängige Variable gewählt.Die Nichtlinearitäten der Ausgangsgleichungen, die durch die Temperaturabhängigkeit der Transportfunktionen bedingt sind, werden dadurch behoben. Ferner ergeben sich Vorteile bei der Untersuchung des Stabilitätsverhaltens von Lichtbögen und vor allem bei numerischen Lösungen der Gleichungen.Für letzteres werden zwei typische Beispiele angegeben. Für einen axial sehr stark angeblasenen Bogen in einer Lavaldüse wird ein Lösungsbeispiel behandelt. Ferner wird das bekannte Problem des abklingenden zylindersymmetrischen Bogens diskutiert.     

A simple model for the fast transverse discharges used in pumping high-pressure gas lasers

Zusammenfassung Für die Anregung von Hochdruck-Gaslasern werden schnelle transversale Entladungen benutzt, die eine Art quasi-stabiler Glimmentladungen darstellen. Wir schlagen ein sehr vereinfachtes Modell vor, das solche Entladungen auf Grund einer Leistungsbilanz erklärt. Die durch das angelegte elektrische Feld an das Elektronengas gelieferte Leistung muß der durch Stöße mit den Gasmolekülen verlorenen Leistung der Elektronen gleich sein. An Hand einer numerischen Berechnung zeigen wir, daß dieses Modell eine akzeptable erste Näherung darstellt, daß es aber nicht zulässig ist, eine Maxwell-Boltzmann-Verteilung für die Elektronenenergie anzunehmen. Der wahrscheinliche Grund dieser Glimmphase wird auch kurz besprochen, und wir können damit zeigen, warum es äußerst wichtig ist, daß die Anstiegszeit der angelegten Spannung auf einem Minimum gehalten wird.

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This work is part of a joint program between Brown, Boveri & Cie. AG and the Swiss Federal Institute of Technology.     

Die angebliche Ausschaltung des Risikos durch das Gesetz der großen Zahlen

Zusammenfassung Das Verhalten gegenüber Risiko zeichnet sich dadurch aus, daß es sich nicht nur nach der mathematischen Erwartung einer Wahrscheinlichkeitsverteilung richtet, sondern diese durch mindestens ein Risikomaß, etwa die Streuung, zu korrigieren sucht. Dabei kann es leicht geschehen, daß ein Glücksspiel, das zwar einen positiven Gewinn-Erwartungswert besitzt, aber zugleich hohe Verlustmöglichkeiten zuläßt, ausgeschlagen wird. Vielfach wird aber in einer solchen Situation argumentiert, daß bei häufiger und unabhängiger Wiederholung dieses Glücksspiels schließlich doch der positive Erwartungswert den Ausschlag gebe und daher das wiederholte Spiel angenommen werde, weil nämlich nach dem Gesetz der großen Zahlen praktisch kein Risiko mehr zu befürchten sei. Ich habe früher mit Hilfe des Begriffs des Sicherheitsäquivalents gezeigt, daß dieses Argument zweifelhaft ist. Nun kommtSamuelson mit anderen Voraussetzungen zu einem ähnlichen Resultat. Ein Vergleich der beiden Ansätze ist das Thema dieses Aufsatzes.

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Summary The behaviour towards risk is characterized by the fact that not only the mathematical expectation of a probability distribution is considered but also some measure of risk, e.g. the variance. A game of chance may easily be rejected, although it has a positive expected value but at the same time permits the possibility of a great loss. In such a situation an often heard argument is that the game will be accepted ultimately if it is often repeated independently, because according to the law of large numbers risk is practically no more to be feared. Earlier I have shown with the help of the concept of certainty equivalent that this argument is doubtful.Samuelson came to a similar result under different assumptions. This paper gives a comparison between these two approaches.

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Einen gleichlautenden Vortrag hielt ich auf der 5. Jahrestagung der DGU im Oktober 1966 in Berlin.     

Verkehrsplanung einer Großstadt

Zusammenfassung Die im voranstehenden dargelegte Methode setzt sich das Ziel, mit naturwissenschaftlichen Methoden quantitative Aussagen bei der Analyse und Prognose des Verkehrs einer Großstadt zu machen. Sie erhebt zwar weder den Anspruch, sämtliche Verkehrsprobleme zu lösen, noch soll behauptet werden, daß es sich dabei um das einzig mögliche Verfahren handelt. Die geschilderte Methode besitzt aber den Vorteil, daß sie in der Praxis bereits mit geringen Kosten zu brauchbaren Ergebnissen geführt hat.Alle Entwicklungen auf diesem Gebiet stehen jeden Interessenten grundsätzlich zur Verfügung, nur legt das Mathematische Labor, das in Zusammenarbeit mit allen zuständigen Stellen der Wiener Verkehrsplanung die Entwicklungsarbeiten durchgeführt hat, Wert darauf, als Sammelpunkt der Erfahrungen bei der Durchführung an anderen Orten zu fungieren. In einem Fall wurde von einer deutschen Stelle bereits konkreter Gebrauch von der dargelegten Möglichkeit gemacht. Das lebhafte Interesse nationaler und internationaler Instanzen für die Wiener Bearbeitung läßt hoffen, daß sich die Städteplaner in steigendem Maße bei ihren immer schwierigeren Aufgaben naturwissenschaftlicher Hilfsmittel bedienen werden.     

Indefinite cubic programming with standard errors in objective function

Summary This paper concerns with the problem of indefinite cubic programming in which the objective function is the product of two factors, one of which is quadratic and contains the terms with standard errors, the other being a linear factor and the constraints being linear. It has been shown that the solution of such a programming problem can be obtained by solving a convex programming problem. The problem has been extended to the case where both the factors in the objective function are quadratic factors containing terms with standard errors. Some already known results have also been deduced as particular cases of the problem discussed.

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Zusammenfassung Die Arbeit behandelt ein indefinites kubisches Programmierungsproblem unter linearen Nebenbedingungen. Hierbei ist die Zielfunktion das Produkt eines quadratischen und eines linearen Faktors. Es wird gezeigt, daß das Problem auf ein konvexes Programm zurückgeführt werden kann. Ferner wird der Fall betrachtet, daß beide Faktoren der Zielfunktion quadratische Ausdrücke mit Fehlertermen sind. Als Sonderfälle der betrachteten Probleme werden einige bekannte Resultate abgeleitet.

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Vorgel. v.:H. P. Künzi.     

Ein verallgemeinertes Transportproblem

Zusammenfassung Das Transportproblem wird dahingehend verallgemeinert, daß nicht der Transport eines einheitlichen Gutes, sondern der Transport verschiedener Sorten betrachtet wird. Gesucht ist ein optimaler Verteilungsplan, der gleichzeitig vorschreibt, in welchen Mengen die einzelnen Sorten in den Versandorten am besten produziert werden, wobei für diese Mengen obere Schranken gegeben sind. Es wird gezeigt, daß sich die geschilderte Aufgabe auf ein gewöhnliches Transportproblem zurückführen läßt. Diese Tatsache ist vor allem deshalb interessant, da dadurch der Aufwand für die numerische Bearbeitung solcher Aufgaben wesentlich herabgesetzt wird.

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Summary The transportation-problem is generalized by considering not the transport of a uniform commodity, but of goods of various kinds. The obejetive is to find an optimal distribution plan, prescribing at the same time the quantities in which the different kinds of goods have to be produced in the places of dispatch, if maximum amounts are given for these goods. It is shown that the problem in question can be reduced to a normal transportation-problem. This is especially important on account of the fact that it leads to a considerable reduction of the cost of treating problems of this kind.

     

A hybrid algorithm for solving convex separable network flow problems

Based on computational experiments with different approaches to convex separable network flow problems a hybrid algorithm is developed and implemented. Phase one of the algorithm uses a rapidly converging series of piecewise linear secant approximations in order to determine a good solution within some distance of the optimum. Starting from this solution, a feasible direction method, based on reduced Newton directions, is used in the second phase of the algorithm to determine the optimal solution. Since nonlinear network flow problems tend to be degenerate, special emphasis is put on the construction of a basis that yields a strictly positive step length at the beginning of phase two of the hybrid algorithm.A number of test problems have been solved successfully. It is expected that the approach can be extended to solve large-scale problems with convex separable objective functions. Details of the implementation and computational results are presented.

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Zusammenfassung Ausgehend von experimentellen Ergebnissen mit unterschiedlichen Lösungsverfahren für separable Netzwerkflußprobleme wurde ein zweistufiges Verfahren entwickelt und implementiert. Auf der ersten Stufe wird in einem iterativen Prozeß das zu lösende Problem mehrfach stückweise linearisiert. Man erhält eine bereits sehr gute Lösung. Mit dieser wird ein Richtungsverfahren initialisiert, das unter Verwendung reduzierter Newton Richtungen die optimale Lösung bestimmt. Das Richtungsverfahren bildet die zweite Stufe des Verfahrens. Da nichtlineare Netzwerkflußprobleme im allgemeinen stark entartet sind, wird zu Beginn der zweiten Stufe des beschriebenen Verfahrens eine Basis konstruiert, die eine positive Schrittlänge zuläßt.Es wurden zahlreiche Testprobleme mit bis zu 600 Knoten und 1400 Kanten mit dem beschriebenen Verfahren erfolgreich gelöst. Es wird erwartet, daß das Verfahren auch auf sehr viel größere Probleme mit konvexer, separabler Zielfunktion angewendet werden kann. Es wird auf Fragen zur Implementation eingegangen und es werden numerische Ergebnisse diskutiert.

     

Vierdimensionale Stabile Ebenen

Zusammenfassung Eine Stabile Ebene ist eine stetige Inzidenzstruktur mit eindeutig bestimmten Verbindungsgeraden zu je zwei Punkten, in der das Stabilitätsaxiom gilt: Besitzt ein Geradenpaar einen Schnittpunkt, so existiert der Durchschnitt auch für jedes genügend nah benachbarte Paar. Stabile Ebenen wurden bislang nur unter der Voraussetzung untersucht, daß der Punktraum eine Fläche ist (ebene Ebenen). Hier wird allgemeiner vorausgesetzt, daß der Punktraum lokalkompakt und von positiver Dimension ist. Es wird bewiesen, daß der Punktraum metrisierbar, lokal bogenzusammenhängend und lokal kontrahierbar ist. Das Büschel aller Geraden durch einen Punkt ist kompakt und zusammenhängend. Falls die Geraden Mannigfaltigkeiten sind, so sind die Büschel Sphären der Dimension 1, 2, 4 oder 8. Ist die Dimension der Punktmenge höchstens 4, so sind die Geraden stets Mannigfaltigkeiten. Eine stabile Ebene ist genau dann projektiv, wenn der Punktraum kompakt ist. Die Automorphismengruppe einer stabilen Ebene ist in der kompakt-offenen Topologie lokalkompakt; sie ist eine Liegruppe, falls der Punktraum R ⁴ ist.Unter der Voraussetzung, daß alle Geraden zu R ² homöomorph sind, werden folgende Aussagen bewiesen: Die Gruppe aller Kollineationen mit einem festen Zentrum wirkt frei und mit abgeschlossenen Bahnen auf dem Komplement des Zentrums; ist sie nicht kompakt, so gibt es durch das Zentrum genau eine Nichtschneidende zu jeder Geraden außerhalb. Involutorische Automorphismen sind entweder Punkt- oder Geradenspiegelungen, oder sie besitzen eine zweidimensionale Unterebene von Fixpunkten (Baer-Involutionen). An jedem Punkt und jeder Geraden gibt es höchstens eine Spiegelung. Die Dimension der Automorphismengruppe ist höchstens 12; ist sie größer als 9, so ist die Ebene affin und desarguessch. Andererseits gibt es eine nicht-affine Ebene mit 9-dimensionaler Gruppe. Fahnenhomogene Ebenen sind genau die desarguessche affine Ebene und die komplexe hyperbolische Ebene, das heißt die offene Einheitskugel der affinen Ebene mit der induzierten Struktur.