Fluctuation Theorem

Die Mikroökonomie beschäftigt sich mit dem Verhalten von Einzelpersonen und Unternehmen in Bezug auf die Zuteilung von Ressourcen und die Erstellung von Gütern und Dienstleistungen. Ein zentrales Konzept in der Mikroökonomie ist die Elastizität, die misst, wie empfindlich die Nachfrage oder das Angebot eines Gutes auf Änderungen von Preis oder Einkommen reagiert. Es gibt verschiedene Arten von Elastizitäten, wobei die Preis-Elastizität der Nachfrage und die Preis-Elastizität des Angebots die bekanntesten sind.

Die Preis-Elastizität der Nachfrage wird definiert als:

Eine Elastizität größer als 1 zeigt an, dass die Nachfrage elastisch ist, d.h., die Konsumenten reagieren stark auf Preisänderungen. Im Gegensatz dazu zeigt eine Elastizität kleiner als 1, dass die Nachfrage unelastisch ist, was bedeutet, dass die Konsumenten weniger empfindlich auf Preisänderungen reagieren. Die Analyse der Elastizität ist entscheidend für Unternehmen, um Preisstrategien zu entwickeln und den Umsatz zu maximieren.

Der Keynesian Beauty Contest ist ein Konzept aus der Ökonomie, das von dem britischen Ökonomen John Maynard Keynes eingeführt wurde. Es beschreibt, wie Investoren oft nicht nur ihre eigenen Meinungen über den Wert eines Vermögenswertes bilden, sondern auch versuchen, die Meinungen anderer Marktteilnehmer vorherzusagen. In diesem Wettbewerb geht es darum, den „schönsten“ Teilnehmer zu wählen, wobei die Schönheit nicht objektiv, sondern durch die Präferenzen der Mehrheit bestimmt wird.

In diesem Sinne könnten Anleger dazu verleitet werden, in Vermögenswerte zu investieren, die sie für die attraktivsten halten, basierend auf dem, was sie glauben, dass andere Investoren ebenfalls für attraktiv halten. Dies führt zu einer Kettenreaktion, in der die Marktpreise von Erwartungen und Spekulationen dominiert werden, anstatt von den zugrunde liegenden wirtschaftlichen Fundamentaldaten. Der Keynesian Beauty Contest verdeutlicht somit die Rolle von Erwartungen und Psychologie im Finanzmarkt und hebt die Abweichung zwischen Marktpreisen und tatsächlichem Wert hervor.

Kalman-Filter sind eine leistungsstarke Methode zur Schätzung des Zustands eines dynamischen Systems in der Robotik. Sie kombinieren Messungen von Sensoren mit Modellen der Fahrzeugbewegung, um präzisere Schätzungen der Position und Geschwindigkeit zu liefern. Der Filter arbeitet in zwei Hauptschritten: dem Vorhersageschritt, in dem der zukünftige Zustand basierend auf dem aktuellen Zustand und dem Bewegungsmodell geschätzt wird, und dem Aktualisierungsschritt, in dem die Schätzung mit den neuen Messdaten aktualisiert wird. Mathematisch wird die Schätzung durch die Gleichungen:

und

definiert, wobei $\hat{x}$ die Schätzung, $F$ die Übergangsmatrix, $B$ die Steuerungsmatrix, $K$ die Kalman-Verstärkung, $z$ die Messung und $H$ die Beobachtungsmatrix darstellt. Durch die Verwendung des Kalman-Filters können Roboter ihre Position und Orientierung in Echt

Der Bellman-Ford-Algorithmus ist ein grundlegender Algorithmus zur Bestimmung der kürzesten Wege von einem Startknoten zu allen anderen Knoten in einem gewichteten Graphen, der auch negative Gewichtungen zulässt. Er arbeitet in mehreren Iterationen und aktualisiert die Schätzungen der kürzesten Wege, indem er für jede Kante $(u, v)$ mit Gewicht $w$ die Bedingung überprüft, ob der bisher bekannte Weg zu $v$ durch $u$ verbessert werden kann, also ob $\text{dist}(v) > \text{dist}(u) + w$. Der Algorithmus hat eine Laufzeit von $O(V \cdot E)$, wobei $V$ die Anzahl der Knoten und $E$ die Anzahl der Kanten im Graphen ist. Ein weiterer wichtiger Aspekt des Bellman-Ford-Algorithmus ist seine Fähigkeit, negative Zyklen zu erkennen: Wenn nach $V-1$ Iterationen noch eine Verbesserung der Distanz möglich ist, bedeutet dies, dass ein negativer Zyklus im Graphen vorhanden ist. Der Algorithmus ist besonders nützlich in Anwendungen, wo negative Gewichtungen auftreten können, wie z.B. in Finanzmodellen oder bei der Analyse von Netzwerkpfaden.

Das Bohr-Modell, entwickelt von Niels Bohr im Jahr 1913, bietet eine grundlegende Erklärung für die Struktur von Atomen, insbesondere Wasserstoff. Dennoch gibt es mehrere Einschränkungen, die seine Anwendbarkeit einschränken. Erstens berücksichtigt das Modell nicht die Wellen-Natur von Elektronen, die durch die Quantenmechanik beschrieben wird, was zu Ungenauigkeiten in der Berechnung der Energieniveaus führt. Zweitens kann das Bohr-Modell nur für einfachere Systeme, wie Wasserstoff, verwendet werden; bei mehratomigen Systemen und komplexeren Elementen versagt es, da es die wechselseitigen Wechselwirkungen zwischen Elektronen nicht einbezieht. Darüber hinaus kann das Modell keine Phänomene wie die Feinstruktur oder Hyperfeinstruktur von Spektrallinien erklären, die durch relativistische Effekte und Spin hervorgerufen werden. Diese Einschränkungen führten zur Entwicklung detaillierterer Modelle, wie der Quantenmechanik, die eine genauere Beschreibung der atomaren Struktur und der Eigenschaften von Materie ermöglichen.

Die Bessel-Funktion ist eine spezielle Funktion, die in vielen Bereichen der Mathematik und Physik vorkommt, insbesondere in der Lösung von Differentialgleichungen, die zylindrische Symmetrie aufweisen. Es gibt verschiedene Typen von Bessel-Funktionen, wobei die am häufigsten verwendeten die Bessel-Funktionen erster Art $J_n(x)$ und zweiter Art $Y_n(x)$ sind. Diese Funktionen erscheinen häufig in Problemen der Wellenmechanik, Wärmeleitung und Elektromagnetismus, wo sie die Form von Wellen in zylindrischen Koordinaten beschreiben.

Die Bessel-Funktion erster Art $J_n(x)$ ist definiert durch die folgende Reihenentwicklung:

Hierbei ist $\Gamma$ die Gamma-Funktion. Bessel-Funktionen sind nützlich, da sie die Eigenschaften von Oszillationen und Wellen in nicht-euklidischen Geometrien modellieren können, was sie zu einem wichtigen Werkzeug in der theoretischen Physik und Ingenieurwissenschaft macht.