Stefan Schäffler

Starting with the Shannon-Wiener approach to mathematical information theory, allowing a mathematical "measurement" of an amount of information, the book begins by defining the terms message and information and axiomatically assigning an amount of information to a probability. The second part explores countable probability spaces, leading to the definition of Shannon entropy based on the average amount of information; three classical applications of Shannon entropy in statistical physics, mathematical statistics, and communication engineering are presented, along with an initial glimpse into the field of quantum information. The third part is dedicated to general probability spaces, focusing on the information-theoretical analysis of dynamic systems. The book builds on bachelor-level knowledge and is primarily intended for mathematicians and computer scientists, placing a strong emphasis on rigorous proofs.

Wesentliche Zielsetzung dieses Buchs ist eine in sich abgeschlossene Darstellung der zur Lösung inverser Probleme notwendigen Kenntnisse von der mathematischen Analyse bis zur numerischen Lösung. Konkrete Anwendungsfälle aus Naturwissenschaften und Technik geben den Umfang der benötigten mathematischen Methoden vor. Dazu gehört insbesondere die stochastische Modellierung der unvorhersehbaren Störungen von Messdaten, die bisher in Lehrbüchern zu inversen und schlecht gestellten Problemen nicht berücksichtigt wird. Die stochastische Modellierung steht in engem Zusammenhang mit der für den Computereinsatz essentiellen Diskretisierung beziehungsweise Parametrisierung inverser Probleme, auf die besonderes Augenmerk gerichtet wird. Ein weiterer Schwerpunkt ist die praktische Lösung der aus der Diskretisierung resultierenden globalen, im Allgemeinen nichtlinearen Optimierungsprobleme. Hingegen wird auf die Besprechung einer abstrakten Theorie der Regularisierung verzichtet.Um den ganzen Weg von der theoretischen Analyse bis zur effizienten numerischen Lösung inverser Probleme aufzeigen zu können, wird die Besprechung mathematischer Grundlagen gegenüber Standardtexten um die Einbeziehung von Themen der Wahrscheinlichkeitstheorie und Statistik, der Approximation mit Wavelets und dünnen Gittern sowie der globalen Optimierung wesentlich erweitert.Für eine Reihe von repräsentativen Anwendungsfällen aus den Bereichen Mobilfunk, Medizintechnik oder Geophysik werden die jeweiligen, zumeist nichtlinearen Probleme mathematisch präzisiert, eingehend analysiert und rechnerisch gelöst.Das Buch ist zum Selbststudium für Mathematiker und für mathematisch interessierte Ingenieure und Naturwissenschaftler geeignet.

Dieses essential bietet eine verständliche Einführung in die Kombinatorik und ihre Anwendungen. Nach einem Kapitel über Grundlagen mit der Klärung wichtiger Begriffe wie Menge, Multimenge, Partition und Permutation werden im zweiten Kapitel Methoden zum Zählen von Teilmengen unter verschiedenen Nebenbedingungen und entsprechende Anwendungen vorgestellt. Danach folgt die Approximation von Summen durch die Euler-Maclaurinsche Summenformel. Den Abschluss bildet ein Kapitel über die Methodik des Zählens verschiedener Muster.

Dieses essential bietet eine Einführung in die theoretischen Grundlagen und Anwendungen der verallgemeinerten Funktionen. Nach zwei typischen Anwendungen verallgemeinerter Funktionen wird die Theorie entwickelt, wobei zum besseren Verständnis nur die fundamentalen Ideen vorgestellt werden, sodass keine funktionalanalytischen Kenntnisse vorausgesetzt werden. Danach folgt eine systemtheoretische Untersuchung von LTI-Systemen unter Einbeziehung der Dirac-Distribution und die Modellierung gezupfter schwingender Saiten. Den Abschluss bildet die Modellierung technischer Rauschprozesse am Beispiel des kontinuierlichen weißen Rauschens.

Dieses essential bietet eine verständliche Einführung in die philosophischen Grundprinzipien der Wissenschaften. Beantwortet werden Fragen wie: Was bedeutet eigentlich „logisch“? Was ist Deduktion, was ist Induktion? Welche Wissenschaften sind rein deduktiv? Kann ein wissenschaftliches Modell wahr oder falsch sein? Warum ist jedes wissenschaftliche Modell eine Deutung von Beobachtungen?

This textbook shall serve a double purpose: first of all, it is a book about generalized stochastic processes, a very important but highly neglected part of probability theory which plays an outstanding role in noise modelling. Secondly, this textbook is a guide to noise modelling for mathematicians and engineers to foster the interdisciplinary discussion between mathematicians (to provide effective noise models) and engineers (to be familiar with the mathematical backround of noise modelling in order to handle noise models in an optimal way).Two appendices on "A Short Course in Probability Theory" and "Spectral Theory of Stochastic Processes" plus a well-choosen set of problems and solutions round this compact textbook off.

Dieses Lehrbuch behandelt die in Natur- und Ingenieurwissenschaften eine zentrale Rolle spielenden Rauschprozesse, wie weißes Rauschen in der Raumsondenkommunikation oder thermisches Rauschen und Schrotrauschen in elektronischen Bauelementen.In dieser Form einzigartig, entwickelt der Autor die mathematische Theorie der verallgemeinerten stochastischen Prozesse und spricht dabei die Anwendung dieser mathematischen Objekte in der Praxis (z.B. Schaltkreissimulation, digitale Nachrichtenübertragung und Bildverarbeitung) an; somit dient dieses Lehrbuch auch als praxisrelevante Einführung in die Modellierung und Verwendung technischer Rauschprozesse. Die mathematische Modellierung von Rauschprozessen führt auf die Theorie stochastischer Prozesse auf Basis verallgemeinerter Funktionen (Distributionen), ohne die kein Handy funktionieren und Anwendungen wie die Simulation komplexer elektronischer Schaltungen unmöglich wäre.Für Anwender und interessierte Mathematiker bietet dieses Werk erstmals einen mathematisch fundierten Einblick in diese Thematik.

Ausgehend vom Shannon-Wiener-Zugang zur mathematischen Informationstheorie, die eine mathematische "Messung" einer Informationsmenge erlaubt, beginnt das Buch mit einer Abgrenzung der Begriffe Nachricht und Information und der axiomatischen Zuordnung einer Informationsmenge zu einer Wahrscheinlichkeit. Im zweiten Teil werden abzählbare Wahrscheinlichkeitsräume untersucht, deren mittlere Informationsmenge zur Definition der Shannon-Entropie führt; dabei werden drei klassische Anwendungen der Shannon-Entropie in der statistischen Physik, der mathematischen Statistik und der Nachrichtentechnik vorgestellt, und es wird ein erster Einblick in den Bereich Quanteninformation gegeben. Der dritte Teil ist allgemeinen Wahrscheinlichkeitsräumen gewidmet und behandelt insbesondere die informationstheoretische Analyse dynamischer Systeme. Das Buch baut auf Bachelor-Wissen auf und ist in erster Linie für Mathematiker und Informatiker gedacht; daher wird großer Wert auf exakte Beweisführunggelegt.

This self-contained monograph presents a new stochastic approach to global optimization problems arising in a variety of disciplines including mathematics, operations research, engineering, and economics. The volume deals with constrained and unconstrained problems and puts a special emphasis on large scale problems. It also introduces a new unified concept for unconstrained, constrained, vector, and stochastic global optimization problems. All methods presented are illustrated by various examples. Practical numerical algorithms are given and analyzed in detail. The topics presented include the randomized curve of steepest descent, the randomized curve of dominated points, the semi-implicit Euler method, the penalty approach, and active set strategies. The optimal decoding of block codes in digital communications is worked out as a case study and shows the potential and high practical relevance of this new approach. Global Optimization: A Stochastic Approach is an elegant account of a refined theory, suitable for researchers and graduate students interested in global optimization and its applications.

Inhaltlich unver nderte Neuauflage. Seit Beginn der 80er Jahre steht die Wirtschaftsforschung geeint f r die L -sung der Corporate Governance Problematik durch erfolgsabh ngige Mana-ger-geh lter. Beg nstigt durch die zunehmende Bedeutung des Shareholder Value Ansatz, f hrte dies zu einer enormen Verbreitung von erfolgsab-h n-gigen Entlohnungsformen in der Praxis und der Etablierung von Instrumenten wie Aktienoptionen und Aktien in den Entlohnungsvertr gen von Managern. Dennoch tr ben popul re Firmenpleiten amerikanischer Gro unternehmen das Bild einer geeigneten L sung, schlie lich setzen genau diese Entloh-nungs-formen die Anreize f r Manipulationsskandale, die weltweit f r Miss-trauen der Anleger sorgten. Die Autoren Marino Della Pietra und Stephan Schaeffler geben einf hrend einen umfassenden berblick ber wichtige Werke der Agenturtheorie und leiten aus dieser theoretischen Perspektive Gestaltungsparameter f r optimale Entlohnungsvertr ge von Topmanagern ab. Anschlie end werden Entloh-nungs-strukturen in der Praxis im Hinblick auf ihre Konsistenz mit Erkennt-nissen der Forschung berpr ft und systematische Unterschiede begr ndet. Im zweiten Teil des Buchs wird das Instrument Aktienoptionen analysiert, das trotz massiver Verbreitung von Finanztheoretikern und Informations- ko-nomen kontrovers diskutiert wird.

This self-contained monograph presents a new stochastic approach to global optimization problems arising in a variety of disciplines including mathematics, operations research, engineering, and economics. The volume deals with constrained and unconstrained problems and puts a special emphasis on large scale problems. It also introduces a new unified concept for unconstrained, constrained, vector, and stochastic global optimization problems. All methods presented are illustrated by various examples. Practical numerical algorithms are given and analyzed in detail. The topics presented include the randomized curve of steepest descent, the randomized curve of dominated points, the semi-implicit Euler method, the penalty approach, and active set strategies. The optimal decoding of block codes in digital communications is worked out as a case study and shows the potential and high practical relevance of this new approach. Global Optimization: A Stochastic Approach is an elegant account of a refined theory, suitable for researchers and graduate students interested in global optimization and its applications.

Stochastische Methoden besitzen in vielen Teilen der Technik und Informatik eine hohe Relevanz. So beruhen z.B. die meisten modernen Verfahren der digitalen Nachrichtenübertragung, der Schaltkreissimulation aber auch der Verfahrenstechnik und des Financial Engineering auf stochastischen Prinzipien. Das Buch bietet eine fundierte und anwendungsbezogene Einführung in die Wahrscheinlichkeitstheorie und Statistik. Im Zentrum stehen nach einer grundlegenden Behandlung der Maß- und Integrationstheorie sowie der Grundlagen der Wahrscheinlichkeitstheorie stochastische Prozesse, insbesonders Poisson-Prozesse, Martingale und Brownsche Bewegungen. Alle Resultate werden ausführlich motiviert und exakt bewiesen. Dadurch eignet sich das Buch hervorragend zum Selbststudium und als vorlesungsbegleitende Literatur.