Some properties of m-polar fuzzy graphs

AbstractIn many real world problems, data sometimes comes from n agents (n ≥ 2), i.e., “multipolar information” exists. This information cannot be well-represented by means of fuzzy graphs or bipolar fuzzy graphs. Therefore, m-polar fuzzy set theory is applied to graphs to describe the relationships among several individuals. In this paper, some operations are defined to formulate these graphs. Some properties of strong m-polar fuzzy graphs, self-complementary m-polar fuzzy graphs and self-complementary strong m-polar fuzzy graphs are discussed

Geometric Combinatorics of Transportation Polytopes and the Behavior of the Simplex Method

This dissertation investigates the geometric combinatorics of convex polytopes and connections to the behavior of the simplex method for linear programming. We focus our attention on transportation polytopes, which are sets of all tables of non-negative real numbers satisfying certain summation conditions. Transportation problems are, in many ways, the simplest kind of linear programs and thus have a rich combinatorial structure. First, we give new results on the diameters of certain classes of transportation polytopes and their relation to the Hirsch Conjecture, which asserts that the diameter of every $d$-dimensional convex polytope with $n$ facets is bounded above by $n-d$. In particular, we prove a new quadratic upper bound on the diameter of $3$-way axial transportation polytopes defined by $1$-marginals. We also show that the Hirsch Conjecture holds for $p \times 2$ classical transportation polytopes, but that there are infinitely-many Hirsch-sharp classical transportation polytopes. Second, we present new results on subpolytopes of transportation polytopes. We investigate, for example, a non-regular triangulation of a subpolytope of the fourth Birkhoff polytope $B_4$. This implies the existence of non-regular triangulations of all Birkhoff polytopes $B_n$ for $n \geq 4$. We also study certain classes of network flow polytopes and prove new linear upper bounds for their diameters.Comment: PhD thesis submitted June 2010 to the University of California, Davis. 183 pages, 49 figure

Interval-valued intuitionistic fuzzy soft graphs with application

The concept of interval-valued intuitionistic fuzzy soft sets and fuzzy graphs structure together constitute a new structure called an interval-valued intuitionistic fuzzy soft graph. The definitions of interval-valued intuitionistic fuzzy soft subgraph and strong interval-valued intuitionistic fuzzy soft graph are introduced with suitable examples. The degree of the good influence of a parameter in a fuzzy network and there is no influence by an interval number in the same system. Similarly, the effectiveness and non-effectiveness of the other fuzzy system on other parameters is measured by the concept of soft graphs in this article. Also, several different types of operations, including Cartesian product, strong product and composition on interval-valued intuitionistic fuzzy soft graphs are presented. Some related properties of these operations are investigated. Finally, we give a real-life application of interval-valued intuitionistic fuzzy soft graphs on social media and find out the most affected person in social media.Publisher's Versio

Morphism of m

The main purpose of this paper is to introduce the notion of m-polar h-morphism on m-polar fuzzy graphs. The action of m-polar h-morphism on m-polar fuzzy graphs is studied. Some elegant theorems on weak and coweak isomorphism are obtained. Also, some properties of highly irregular, edge regular, and totally edge regular m-polar fuzzy graphs are studied

Discrete Mathematics and Symmetry

Some of the most beautiful studies in Mathematics are related to Symmetry and Geometry. For this reason, we select here some contributions about such aspects and Discrete Geometry. As we know, Symmetry in a system means invariance of its elements under conditions of transformations. When we consider network structures, symmetry means invariance of adjacency of nodes under the permutations of node set. The graph isomorphism is an equivalence relation on the set of graphs. Therefore, it partitions the class of all graphs into equivalence classes. The underlying idea of isomorphism is that some objects have the same structure if we omit the individual character of their components. A set of graphs isomorphic to each other is denominated as an isomorphism class of graphs. The automorphism of a graph will be an isomorphism from G onto itself. The family of all automorphisms of a graph G is a permutation group

Plasma-balls in large N gauge theories and localized black holes

We argue for the existence of plasma-balls - meta-stable, nearly homogeneous lumps of gluon plasma at just above the deconfinement energy density - in a class of large N confining gauge theories that undergo first order deconfinement transitions. Plasma-balls decay over a time scale of order N^2 by thermally radiating hadrons at the deconfinement temperature. In gauge theories that have a dual description that is well approximated by a theory of gravity in a warped geometry, we propose that plasma-balls map to a family of classically stable finite energy black holes localized in the IR. We present a conjecture for the qualitative nature of large mass black holes in such backgrounds, and numerically construct these black holes in a particular class of warped geometries. These black holes have novel properties; in particular their temperature approaches a nonzero constant value at large mass. Black holes dual to plasma-balls shrink as they decay by Hawking radiation; towards the end of this process they resemble ten dimensional Schwarzschild black holes, which we propose are dual to small plasma-balls. Our work may find practical applications in the study of the physics of localized black holes from a dual viewpoint.Comment: harvmac, 33 pages + 7 appendices + 14 figures; program code downloadable from http://schwinger.harvard.edu/~wiseman/IRblackholes ; v2: minor changes ; v3: refs added, minor change

Combinatorial Problems in Energy Networks - Graph-theoretic Models and Algorithms

Energienetze bilden das Rückgrat unserer Gesellschaft, die unter anderem unsere Nahrungskette und andere wichtige Infrastrukturen, wie die Wasser- und Wärmeversorgung, bestimmen. Um die grundlegenden menschlichen Bedürfnisse zu befriedigen, müssen wir ein nachhaltigeres und umweltfreundlicheres Verhalten im Allgemeinen und in Energienetzen im Speziellen an den Tag legen. In dieser Arbeit geht es um Energienetze, wobei wir uns auf Stromnetze spezialisieren und uns darauf fokussieren, wie wir die vorhandene Infrastruktur besser ausnutzen können. Wir merken an, dass die Ergebnisse aus dieser Arbeit auch auf andere Energienetze übertragen werden können [Gro+19] und bestimmte auftretende Phänomene legen es nahe, dass sich einige Ergebnisse eventuell auch auf Verkehrsnetze übertragen lassen. Diese Arbeit besteht aus vier inhaltlichen Teilen. Der erste Teil beschäftigt sich mit der Funktionsweise und Struktur von elektrischen Flüssen. Der zweite und dritte inhaltliche Teil der Arbeit beschäftigt sich jeweils mit der effizienten Ausnutzung der vorhandenen Energienetzinfrastruktur. Dabei verstehen wir hier unter effizienter Ausnutzung entweder die Maximierung der Gesamterzeugung und die damit verbundene Erweiterung des Betriebspunktes oder die Minimierung der Erzeugungskosten verstehen. Das elektrische Netz besteht aus drei Spannungsebenen, die wir als Hoch-, Mittel-, und Niederspannungsebene bezeichnen. Das traditionelle elektrische Netz ist auf eine zentrale Energieversorgung ausgelegt, bei der die Erzeuger sich in der Hochspannungsebene befinden. Der elektrische Fluss im klassischen Sinne fließt von der Hoch- in die Mittel- und Niederspannungsebene. Die industriellen Verbraucher befinden sich zumeist auf der Mittelspannungsebene, während sich die Haushalte und kleineren Industrien in der Niederspannungsebene befinden. Durch nachhaltige Erzeuger, die ihre Energie aus erneuerbaren Energien wie beispielsweise Wind gewinnen, findet nun ein Paradigmenwechsel im elektrischen Netz statt. Diese nachhaltigen Erzeuger befinden sich zumeist im Nieder- und Mittelspannungsnetz und der elektrische Fluss könnte nun bidirektional fließen. Dieser Paradigmenwechsel kann zu Engpässen und anderen Problemen führen, da das elektrische Netz für ein solches Szenario nicht konzipiert ist. Eine Hauptaufgabe dieser Arbeit war die Identifizierung von Problemstellungen in elektrischen Netzen. Die extrahierten Problemstellungen haben wir dann in graphentheoretische Modelle übersetzt und Algorithmen entwickelt, die oftmals Gütegarantien besitzen. Wir haben uns dabei zunächst auf die Modellierung von elektrischen Netzen und das Verhalten von Flüssen in diesen Netzen mit Hilfe von Graphentheorie konzentriert. Zur Modellierung des elektrischen Flusses nutzen wir eine linearisierte Modellierung, die mehrere vereinfachende Annahmen trifft. Diese linearisierte Modellierung ist für Hochspannungsnetze im Allgemeinen eine gute Annäherung und macht das Entscheidungsproblem für elektrische Flüsse, das heißt, ob ein gültiger elektrischer Fluss für eine bestimmte Konfiguration des Netzes und für einen bestimmten Verbrauch und eine bestimmte Erzeugung existiert, in Polynomialzeit lösbar. Leistungsfluss. Fokusiert man sich auf das vereinfachte Zulässigkeitsproblem von elektrischen Flüssen und den Maximalen Leistungsflüssen, so existieren verschiedene mathematische Formulierungen, die den Leistungsfluss beschreiben. Auf allgemeinen Graphen ist es oftmals der Fall, dass graphentheoretischen Flüsse keine zulässigen Leistungsflüsse darstellen. Im Gegensatz zu graphentheoretischen Flüssen balancieren sich Leistungsflüsse. Wir diskutieren diese Eigenschaft aus graphentheoretischer Sicht. Die verschiedenen mathematischen Formulierungen geben uns strukturelle Einblicke in das Leistungsflussproblem. Sie zeigen uns die Dualität der zwei Kirchhoffschen Regeln. Diese nutzen wir um einen algorithmischen Ansatz zur Berechnung von Leistungsflüssen zu formulieren, der zu einem Algorithmus für Leistungsflüsse auf planaren Graphen führen könnte. Die Einschränkung auf planare zweifachzusammenhängende Graphen ist vertretbar, da elektrische Netze im Allgemeinen planar sind [COC12,S.13]. Zudem hilft uns diese Sichtweise, um Analogien zu anderen geometrischen Problemen herzustellen. Kontinuierliche Änderungen. Da graphentheoretische Flüsse sich in vielen Fällen anders als elektrische Flüsse verhalten, haben wir versucht, das Stromnetz mittels Kontrolleinheiten so auszustatten, dass der elektrische Fluss den gleichen Wert hat wie der graphentheoretische Fluss. Um dieses Ziel zu erreichen, platzieren wir die Kontrolleinheiten entweder an den Knoten oder an den Kanten. Durch eine Suszeptanz-Skalierung, die durch die Kontrolleinheiten ermöglicht wird, ist es nun prinzipiell möglich jeden graphentheoretischen Fluss elektrisch zulässig zu machen. Dabei konnten wir zeigen, dass das gezielte Platzieren von Kontrolleinheiten die Kosten der Erzeugung von elektrischer Leistung durch Generatoren im elektrischen Netz senken kann und den Betriebspunkt des Netzes in vielen Fällen auch erweitert. Platziert man Kontrolleinheiten so, dass der verbleibende Teil (d.h. das Netz ohne die Kontrolleinheiten) ein Baum oder Kaktus unter geeigneter Begrenzung der Kapazitäten ist, so ist es möglich, jeden graphentheoretischen Fluss als elektrisch zulässigen Fluss mit gleichwertigen Kosten zu realisieren. Die Kostensenkung und die Erweiterung des Betriebspunktes konnten wir experimentell auf IEEE-Benchmark-Daten bestätigen. Diskrete Änderungen. Die oben beschriebenen Kontrolleinheiten sind eine idealisierte, aktuell nicht realisierbare Steuereinheit, da sie den elektrischen Fluss im gesamten Leistungsspektrum einstellen können. Damit ist vor allem gemeint, dass sie den elektrischen Fluss auf einer Leitung von „Die Leitung ist abgeschaltet.“ bis zur maximalen Kapazität stufenlos einstellen können. Diese Idealisierung ist auch ein großer Kritikpunkt an der Modellierung. Aus diesem Grund haben wir versucht, unser Modell realistischer zu gestalten. Wir haben zwei mögliche Modellierungen identifiziert. In der ersten Modellierung können Leitungen ein- und ausgeschaltet werden. Dieser Prozess wird als Switching bezeichnet und kann in realen Netzen mittels Circuit Breakers (dt. Leistungsschaltern) realisiert werden. Die zweite Modellierung kommt der Kontrolleinheiten-Modellierung sehr nahe und beschäftigt sich mit der Platzierung von Kontrolleinheiten, die die Suszeptanz innerhalb eines gewissen Intervalls einstellen können. Diese wirkt im ersten Moment wie eine Verallgemeinerung der Schaltungsflussmodellierung. Nutzt man jedoch eine realistischere Modellierung der Kontrolleinheiten, so ist das Einstellen der Suszeptanz durch ein Intervall begrenzt, das das Ausschalten einer Leitung nicht mit beinhaltet. Sowohl ein optimales (im Sinne der Minimierung der Gesamterzeugungskosten oder der Maximierung des Durchsatzes) Platzieren von Switches als auch ein optimales Platzieren von Kontrolleinheiten ist im Allgemeinen NP-schwer [LGH14]. Diese beiden Probleme ergänzen sich dahingehend, dass man den maximalen graphentheoretischen Fluss, mit den zuvor genannten Platzierungen annähern kann. Für Switching konnten wir zeigen, dass das Problem bereits schwer ist, wenn der Graph serien-parallel ist und das Netzwerk nur einen Erzeuger und einen Verbraucher besitzt [Gra+18]. Wir haben sowohl für den Maximalen Übertragungsschaltungsfluss (engl. Maximum Transmission Switching Flow; kurz MTSF) als auch für den optimalen Übertragungsschaltungsfluss (engl. Optimal Switching Flow; kurz OSF) erste algorithmische Ansätze vorgeschlagen und gezeigt, dass sie auf bestimmten graphentheoretischen Strukturen exakt sind, und dass auf anderen graphentheoretischen Strukturen Gütegarantien möglich sind [Gra+18]. Die Algorithmen haben wir dann auf allgemeinen Netzen evaluiert. Simulationen führen zu guten Ergebnissen auf den NESTA-Benchmark-Daten. Erweiterungsplanung auf der Grünen Wiese. Eine vom Rest der Arbeit eher losgelöste Fragestellung war die Verkabelung von Windturbinen. Unter Verwendung einer Metaheuristik haben wir gute Ergebnisse im Vergleich zu einem „Mixed Integer Linear Program“ (MILP; dt. gemischt-ganzzahliges lineares Programm) erzielt, das wir nach einer Stunde abgebrochen haben. Die Modellierung der Problemstellung und die Evaluation des Algorithmus haben wir auf der ACM e-Energy 2017 veröffentlicht [Leh+17]. Schlusswort. Abschließend kann man sagen, dass mit dieser Arbeit allgemeine, tiefliegende Aussagen über elektrische Netze getroffen wurden, unter der Berücksichtigung struktureller Eigenschaften unterschiedlicher Netzklassen. Diese Arbeit zeigt wie das Netz ausgestaltet sein muss, um bestimmte Eigenschaften garantieren zu können und zeigt verschiedene Lösungsansätze mit oft beweisbaren Gütegarantien auf

Comparing Features of Three-Dimensional Object Models Using Registration Based on Surface Curvature Signatures

This dissertation presents a technique for comparing local shape properties for similar three-dimensional objects represented by meshes. Our novel shape representation, the curvature map, describes shape as a function of surface curvature in the region around a point. A multi-pass approach is applied to the curvature map to detect features at different scales. The feature detection step does not require user input or parameter tuning. We use features ordered by strength, the similarity of pairs of features, and pruning based on geometric consistency to efficiently determine key corresponding locations on the objects. For genus zero objects, the corresponding locations are used to generate a consistent spherical parameterization that defines the point-to-point correspondence used for the final shape comparison