Time Series

Die Jacobi-Matrix ist ein fundamentales Konzept in der multivariaten Analysis, das die Ableitungen einer vektoriellen Funktion beschreibt. Sie stellt eine Matrix dar, die die partiellen Ableitungen einer Funktion mit mehreren Variablen in Bezug auf ihre Eingangswerte enthält. Wenn wir eine Funktion $\mathbf{f} : \mathbb{R}^n \rightarrow \mathbb{R}^m$ betrachten, dann ist die Jacobi-Matrix $J$ gegeben durch:

Hierbei sind $f_i$ die Komponenten der

Der Peltier-Kühleffekt ist ein thermodynamisches Phänomen, das auftritt, wenn elektrischer Strom durch zwei unterschiedliche Materialien fließt, die an einem Kontaktpunkt verbunden sind. Dieser Effekt führt dazu, dass an einem Ende der Verbindung Wärme entzogen wird, während am anderen Ende Wärme freigesetzt wird. Dies geschieht aufgrund der unterschiedlichen thermischen Eigenschaften der Materialien, typischerweise Halbleiter, und wird oft in sogenannten Peltier-Elementen genutzt.

Die Kühlung an einem Ende kann mathematisch durch die Peltier-Wärme $Q$ beschrieben werden, die durch die Formel

ausgedrückt wird, wobei $\Pi$ die Peltier-Koeffizienten und $I$ die Stromstärke ist. Der Peltier-Kühleffekt findet Anwendung in verschiedenen Bereichen, wie z.B. in Kühlschränken, Thermoelektrischen Generatoren und in der Elektronik zur Kühlung von Prozessoren. Besonders vorteilhaft ist, dass dieser Effekt keine beweglichen Teile benötigt und somit wartungsarm ist.

Das Cobweb Model ist ein wirtschaftliches Modell, das die Dynamik von Angebot und Nachfrage in einem Markt beschreibt, in dem die Produzenten ihre Produktionsentscheidungen auf der Grundlage von Preisen in der vorhergehenden Periode treffen. Es wird oft verwendet, um die Preis- und Mengenschwankungen in Märkten für landwirtschaftliche Produkte zu veranschaulichen. Der Prozess beginnt mit einer anfänglichen Preisänderung, die zu einer Anpassung der Angebotsmenge führt. Diese Veränderung führt dann zu einer weiteren Preisänderung in der nächsten Periode, die wiederum die Angebotsveränderung beeinflusst.

Das Modell zeigt typischerweise eine spiralförmige Bewegung, die entweder zu einem stabilen Gleichgewicht oder zu zyklischen Preisschwankungen führen kann, abhängig von der Elastizität von Angebot und Nachfrage. Die mathematische Darstellung kann durch die Gleichungen $P_t = f(Q_{t-1})$ und $Q_t = g(P_{t-1})$ erfolgen, wobei $P$ der Preis und $Q$ die Menge darstellt.

Die Hausdorff-Dimension ist ein Konzept aus der Geometrie und der Maßtheorie, das verwendet wird, um die Dimension einer Menge zu bestimmen, die nicht unbedingt in den klassischen Dimensionen (z. B. 0, 1, 2, 3) klassifiziert werden kann. Sie erweitert die Idee der Dimension über die intuitive Vorstellung von Längen, Flächen und Volumina hinaus. Die Hausdorff-Dimension wird definiert durch die Verwendung von Hausdorff-Maßen, die die "Größe" einer Menge in Abhängigkeit von ihrer Struktur messen.

Um die Hausdorff-Dimension einer Menge $A$ zu bestimmen, betrachtet man die $s$-dimensionale Hausdorff-Maß $H^s(A)$ und analysiert, wie sich diese Maße verhalten, wenn $s$ variiert. Die Hausdorff-Dimension $\dim_H(A)$ ist dann das infimum aller $s$ (d. h. der kleinste Wert von $s$), für das das Hausdorff-Maß $H^s(A)$ gleich Null ist. Eine Menge kann also eine nicht-ganzzahlige Dimension haben, wie zum Beispiel die Cantor-Menge, die eine Hausdorff-Dimension von etwa 0,6309 hat, was zeigt, dass die Dimensionen in der fraktalen Geometr

Das Brillouin Light Scattering (BLS) ist ein physikalisches Phänomen, das auf der Wechselwirkung von Licht mit akustischen Wellen in einem Medium beruht. Wenn ein Lichtstrahl auf ein Material trifft, können die Photonen durch die elastischen Schwingungen der Atome im Material gestreut werden, was zu einer Frequenzverschiebung des gestreuten Lichts führt. Diese Frequenzverschiebung ist direkt mit der akustischen Wellenlänge und der Geschwindigkeit der Schallwellen im Material verknüpft und kann durch die Beziehung

beschrieben werden, wobei $\Delta f$ die Frequenzverschiebung, $v$ die Schallgeschwindigkeit und $\lambda$ die Wellenlänge des Lichts ist. BLS wird häufig in der Materialforschung eingesetzt, um Informationen über mechanische Eigenschaften, wie Elastizität und Dämpfung, sowie über strukturelle Eigenschaften auf mikroskopischer Ebene zu gewinnen. Es ist eine nicht-invasive Technik, die sowohl in der Grundlagenforschung als auch in industriellen Anwendungen von Bedeutung ist.

Die DAG-Struktur (Directed Acyclic Graph) ist ein fundamentales Konzept in der Informatik und Mathematik, das sich besonders in der Graphentheorie findet. Ein DAG besteht aus einer Menge von Knoten (oder Vertizes) und gerichteten Kanten, wobei jede Kante eine Richtung hat und kein Zyklus im Graphen existiert. Dies bedeutet, dass es unmöglich ist, von einem Knoten zurück zu diesem Knoten zu gelangen, was die Struktur ideal für Anwendungen wie Task Scheduling oder Datenfluss macht.

DAGs finden auch Verwendung in Bereichen wie Datenbankmanagement und Blockchain-Technologie, da sie Effizienz und Klarheit in den Beziehungen zwischen Datenpunkten bieten. Eine wichtige Eigenschaft von DAGs ist, dass sie eine topologische Sortierung ermöglichen, die eine lineare Reihenfolge der Knoten angibt, sodass für jede gerichtete Kante von Knoten $A$ zu Knoten $B$ gilt, dass $A$ vor $B$ kommt.