Vorträge

Auxiliary space preconditioning targets elliptic boundary value problems discetized by means of finite elements. The idea is to use a related discrete boundary value problem, for which efficient solvers are available, as a preconditioner. The connection between both problems is established by means of a suitable prolongation operator.

We apply this strategy to variational problems for the bilinear form $(\alpha(x)\cdot,\cdot)_0+(\beta(x)curl\cdot,curl\cdot)_0$ ($\alpha,\beta$ uniformly positive coefficient functions) posed on the function space $H(curl)$ (or $H_0(curl)$).
These are commonly encountered in magneto-quasistatic models for electromagnetic phenomena (eddy current models). Finite element Galerkin discretization usually relies on Nedelec's $H(curl)$-conforming edge elements, but discontinuous Galerkin (DG) methods are a viable option, too. In any case, one faces large sparse linear systems of equations, for which efficient preconditioners are badly needed. Three settings will be discussed:

I) When edge elements are used on a single unstructured mesh, coarser meshes needed for the application of geometric multigrid solvers may not be available. They may be easy to construct, however, for a semi-structured mesh, suggesting the use of an auxiliary edge element space on that mesh.
II) In the same setting as (I), algebraic multigrid methods (AMG) could look promising. Alas, AMG schemes for edge finite element discretizations that match the performance of those for $H^{1}$-conforming finite elements are not available. To harness standard nodal AMG schemes one may use an auxiliary space of continuous piecewise polynomial vectorfields.
III) Using a DG discretization on a standard triangulation, which may be required in the context of magneto-hydrodynamics, an edge element space may serve as auxiliary space.

For all these cases we present theoretical results about the performance of the preconditioner with focus on $h$-independence and robustness with respect to jumps of the coefficients. The main ideas needed to verify the abstract assumptions of the theory of auxiliary space preconditioning will be outlined.

Die Untersuchung des Elektronen- und Quantentransports von Quasikristallen führt auf das Spektrum des Fibonacci Hamilton Operators. Auch mathematisch ist das Spektrum interessant: Es ist eine Cantor-Menge mit Lebesgue-Maß Null.
Mit Hilfe eines Algorithmus zur Bestimmung der Faktoren des Fibonacci-Wortes lässt sich das Spektrum, mit einer in dieser Arbeit vorgestellten Methode, approximieren.

Einige iterative Lösungsverfahren für lineare Gleichungssysteme sind auf die Anwendung auf symmetrisch (positiv definite) Systeme beschränkt. Wir werden theoretische Ansätze aus der Literatur diskutieren, wie nicht-symmetrische Gleichungssysteme symmetrisiert werden können, Möglichkeiten der Realisierung ausarbeiten und diese auf ihre Rechenzeit testen. Motiviert durch diese Ansätze und deren Resultate werden wir im Rahmen dieser Arbeit eine Modifizierung bzw. Kombination der Ansätze vornehmen und vergleichende Tests durchführen.

The standard Arnoldi method is one of the most popular schemes for reducing a large matrix A to a small one. The method requires the evaluation of matrix-vector products with A. Rational Arnoldi methods reduce the matrix A by both evaluating matrix-vector products and solving linear systems of equations with A. Rational Arnoldi methods are attractive to use when A has a structure that allows efficient solution linear systems of equations with A. They are commonly applied to the computation of an invariant subspace of A and to the approximation of matrix functions. We discuss implementations of rational Arnoldi methods and compares their properties.

Bei der numerischen Simulation physikalischer Prozesse treten häufig große parameterabhängige nichtlineare Gleichungssysteme auf. Zur Verringerung des Rechenaufwands werden oft Reduzierte-Basis-Methoden verwendet, die sich in lokale und globale Methoden unterscheiden lassen, wobei letztere Umkehrpunkte bezüglich des Parameters gewöhnlich nicht zulassen. In dieser Arbeit wird ein globaler, interpolationsbasierter Ansatz für Probleme mit Umkehrpunkten entwickelt und es werden die Vorteile und Grenzen dieser Methode aufgezeigt.