Problems under uncertainty : quantifier elimination to universally–existentially (AE) quantified formulae related to two or more horizons of uncertainty

Problems under uncertainty appear frequently in practical applications. Ben-Haim's IGDT (info-gap decision theory) constitutes a very efficient method for the study of such problems. The three components (or elements) of Ben-Haim's IGDT are (i) the system model, (ii) the info-gap uncertain...

Full description

Bibliographic Details
Main Author: Ioakimidis, Nikolaos
Other Authors: Ιωακειμίδης, Νικόλαος
Language:English
Published: Κανένας 2022
Subjects:
Online Access:http://hdl.handle.net/10889/16136
id nemertes-10889-16136
record_format dspace
institution UPatras
collection Nemertes
language English
topic Uncertainty
Uncertainty parameter
Horizon of uncertainty
Information-gap
Info-gap
IGDT
System model
Info-gap uncertainty model
Universal quantifier
Existential quantifier
Universally–existentially (AE) quantified formulae
Quantifier elimination
Quantifier-free formulae
Product
Quotient
Fixed–free column
Buckling load
Mathematica
Aβεβαιότητα
Παράμετρος αβεβαιότητας
Ορίζοντας αβεβαιότητας
Πληροφοριακό κενό
Κενό πληροφοριών
IGDT
Μοντέλο του συστήματος
Μοντέλο αβεβαιότητας πληροφοριακού κενού
Καθολικός ποσοδείκτης
Υπαρξιακός ποσοδείκτης
Καθολικά–υπαρξιακά (ΑΕ) ποσοτικοποιημένοι τύποι
Απαλοιφή ποσοδεικτών
Τύποι χωρίς ποσοδείκτες
Γινόμενο
Πηλίκο
Πακτωμένος–ελεύθερος στύλος
Φορτίο λυγισμού
Mathematica
spellingShingle Uncertainty
Uncertainty parameter
Horizon of uncertainty
Information-gap
Info-gap
IGDT
System model
Info-gap uncertainty model
Universal quantifier
Existential quantifier
Universally–existentially (AE) quantified formulae
Quantifier elimination
Quantifier-free formulae
Product
Quotient
Fixed–free column
Buckling load
Mathematica
Aβεβαιότητα
Παράμετρος αβεβαιότητας
Ορίζοντας αβεβαιότητας
Πληροφοριακό κενό
Κενό πληροφοριών
IGDT
Μοντέλο του συστήματος
Μοντέλο αβεβαιότητας πληροφοριακού κενού
Καθολικός ποσοδείκτης
Υπαρξιακός ποσοδείκτης
Καθολικά–υπαρξιακά (ΑΕ) ποσοτικοποιημένοι τύποι
Απαλοιφή ποσοδεικτών
Τύποι χωρίς ποσοδείκτες
Γινόμενο
Πηλίκο
Πακτωμένος–ελεύθερος στύλος
Φορτίο λυγισμού
Mathematica
Ioakimidis, Nikolaos
Problems under uncertainty : quantifier elimination to universally–existentially (AE) quantified formulae related to two or more horizons of uncertainty
description Problems under uncertainty appear frequently in practical applications. Ben-Haim's IGDT (info-gap decision theory) constitutes a very efficient method for the study of such problems. The three components (or elements) of Ben-Haim's IGDT are (i) the system model, (ii) the info-gap uncertainty model and (iii) the performance requirement(s). Appropriate (mainly positivity) assumptions can also be made. Here we use the IGDT only partially by restricting our attention to its first component, the system model, and to its second component, the info-gap uncertainty model, but paying no attention to the performance requirement(s) also very important in the IGDT. Here an emphasis is put on the use of (mixed) universally–existentially (AE) quantified formulae assuring the validity of the system model (under the assumptions made) for all values of the universally quantified uncertain variable(s) and for at least one value (or a set of values) of the existentially quantified uncertain variable(s) of course provided that these quantified variables satisfy the adopted info-gap uncertainty model here the popular fractional-error model. On the other hand, here we also assume that each uncertain variable (either universally or existentially quantified) has its own uncertainty parameter (or horizon of uncertainty). Next, by using the method of quantifier elimination in its powerful implementation in the computer algebra system Mathematica we transform the quantified formula to an equivalent QFF (quantifier-free formula) free from the quantifiers and the quantified variables, but, evidently, including the horizons of uncertainty. Two simple applications concerning (i) a product/quotient and (ii) the buckling load of a fixed–free column illustrate the present approach with the derivation of the related QFFs, some of which can also be verified manually.
author2 Ιωακειμίδης, Νικόλαος
author_facet Ιωακειμίδης, Νικόλαος
Ioakimidis, Nikolaos
author Ioakimidis, Nikolaos
author_sort Ioakimidis, Nikolaos
title Problems under uncertainty : quantifier elimination to universally–existentially (AE) quantified formulae related to two or more horizons of uncertainty
title_short Problems under uncertainty : quantifier elimination to universally–existentially (AE) quantified formulae related to two or more horizons of uncertainty
title_full Problems under uncertainty : quantifier elimination to universally–existentially (AE) quantified formulae related to two or more horizons of uncertainty
title_fullStr Problems under uncertainty : quantifier elimination to universally–existentially (AE) quantified formulae related to two or more horizons of uncertainty
title_full_unstemmed Problems under uncertainty : quantifier elimination to universally–existentially (AE) quantified formulae related to two or more horizons of uncertainty
title_sort problems under uncertainty : quantifier elimination to universally–existentially (ae) quantified formulae related to two or more horizons of uncertainty
publisher Κανένας
publishDate 2022
url http://hdl.handle.net/10889/16136
work_keys_str_mv AT ioakimidisnikolaos problemsunderuncertaintyquantifiereliminationtouniversallyexistentiallyaequantifiedformulaerelatedtotwoormorehorizonsofuncertainty
AT ioakimidisnikolaos problēmataypoabebaiotētaapaloiphēposodeiktōnsetypousmekatholikousyparxiakousaeposodeiktespouschetizontaimedyoēperissoterousorizontesabebaiotētas
_version_ 1771297155687907328
spelling nemertes-10889-161362022-09-05T05:38:23Z Problems under uncertainty : quantifier elimination to universally–existentially (AE) quantified formulae related to two or more horizons of uncertainty Προβλήματα υπό αβεβαιότητα : απαλοιφή ποσοδεικτών σε τύπους με καθολικούς–υπαρξιακούς (ΑΕ) ποσοδείκτες που σχετίζονται με δύο ή περισσότερους ορίζοντες αβεβαιότητας Ioakimidis, Nikolaos Ιωακειμίδης, Νικόλαος Uncertainty Uncertainty parameter Horizon of uncertainty Information-gap Info-gap IGDT System model Info-gap uncertainty model Universal quantifier Existential quantifier Universally–existentially (AE) quantified formulae Quantifier elimination Quantifier-free formulae Product Quotient Fixed–free column Buckling load Mathematica Aβεβαιότητα Παράμετρος αβεβαιότητας Ορίζοντας αβεβαιότητας Πληροφοριακό κενό Κενό πληροφοριών IGDT Μοντέλο του συστήματος Μοντέλο αβεβαιότητας πληροφοριακού κενού Καθολικός ποσοδείκτης Υπαρξιακός ποσοδείκτης Καθολικά–υπαρξιακά (ΑΕ) ποσοτικοποιημένοι τύποι Απαλοιφή ποσοδεικτών Τύποι χωρίς ποσοδείκτες Γινόμενο Πηλίκο Πακτωμένος–ελεύθερος στύλος Φορτίο λυγισμού Mathematica Problems under uncertainty appear frequently in practical applications. Ben-Haim's IGDT (info-gap decision theory) constitutes a very efficient method for the study of such problems. The three components (or elements) of Ben-Haim's IGDT are (i) the system model, (ii) the info-gap uncertainty model and (iii) the performance requirement(s). Appropriate (mainly positivity) assumptions can also be made. Here we use the IGDT only partially by restricting our attention to its first component, the system model, and to its second component, the info-gap uncertainty model, but paying no attention to the performance requirement(s) also very important in the IGDT. Here an emphasis is put on the use of (mixed) universally–existentially (AE) quantified formulae assuring the validity of the system model (under the assumptions made) for all values of the universally quantified uncertain variable(s) and for at least one value (or a set of values) of the existentially quantified uncertain variable(s) of course provided that these quantified variables satisfy the adopted info-gap uncertainty model here the popular fractional-error model. On the other hand, here we also assume that each uncertain variable (either universally or existentially quantified) has its own uncertainty parameter (or horizon of uncertainty). Next, by using the method of quantifier elimination in its powerful implementation in the computer algebra system Mathematica we transform the quantified formula to an equivalent QFF (quantifier-free formula) free from the quantifiers and the quantified variables, but, evidently, including the horizons of uncertainty. Two simple applications concerning (i) a product/quotient and (ii) the buckling load of a fixed–free column illustrate the present approach with the derivation of the related QFFs, some of which can also be verified manually. Προβλήματα υπό αβεβαιότητα εμφανίζονται συχνά σε πρακτικές εφαρμογές. Η IGDT (θεωρία απoφάσεως πληροφοριακού κενού) του Ben-Haim αποτελεί μια πολύ αποτελεσματική μέθοδο για τη μελέτη τέτοιων προβλημάτων. Οι τρεις συνιστώσες (ή τα τρία στοιχεία) της IGDT του Ben-Haim είναι (i) το μοντέλο του συστήματος, (ii) το μοντέλο αβεβαιότητας πληροφοριακού κενού και (iii) η απαίτηση (οι απαιτήσεις) λειτουργίας. Μπορούν επίσης να γίνουν κατάλληλες υποθέσεις (κυρίως υποθέσεις θετικότητας). Εδώ χρησιμοποιούμε την IGDT μόνο εν μέρει περιορίζοντας την προσοχή μας στην πρώτη συνιστώσα της, στο μοντέλο του συστήματος, και στη δεύτερη συνιστώσα της, στο μοντέλο αβεβαιότητας πληροφοριακού κενού, αλλά μη δίνοντας καθόλου προσοχή στην απαίτηση (στις απαιτήσεις) λειτουργίας, που είναι επίσης πολύ σημαντικές στην IGDT. Εδώ δίνεται έμφαση στη χρήση (μικτών) τύπων με καθολικούς–υπαρξιακούς (AE) ποσοδείκτες, που εξασφαλίζουν την ισχύ του μοντέλου του συστήματος (υπό τις υποθέσεις που γίνονται) για όλες τις τιμές της καθολικά ποσοτικοποιημένης αβέβαιης μεταβλητής (ή των καθολικά ποσοτικοποιημένων αβέβαιων μεταβλητών) και για μία τουλάχιστον τιμή (ή για ένα σύνολο τιμών) της υπαρξιακά ποσοτικοποιημένης αβέβαιης μεταβλητής (ή των υπαρξιακά ποσοτικοποιημένων αβέβαιων μεταβλητών) φυσικά υπό την προϋπόθεση ότι αυτές οι ποσοτικοποιημένες μεταβλητές ικανοποιούν το μοντέλο αβεβαιότητας πληροφοριακού κενού που υιοθετήθηκε, εδώ το δημοφιλές μοντέλο κλασματικού σφάλματος. Αφετέρου, εδώ υποθέτουμε επίσης ότι κάθε αβέβαιη μεταβλητή (είτε καθολικά είτε υπαρξιακά ποσοτικοποιημένη) έχει τη δική της παράμετρο αβεβαιότητας (ή το δικό της ορίζοντα αβεβαιότητας). Στη συνέχεια, χρησιμοποιώντας τη μέθοδο της απαλοιφής ποσοδεικτών στην αποτελεσματική υλοποίησή της στο σύστημα υπολογιστικής άλγεβρας Mathematica μετασχηματίζουμε τον τύπο με ποσοδείκτες σε έναν ισοδύναμο τύπο QFF (τύπο χωρίς ποσοδείκτες) ελεύθερο από τους ποσοδείκτες και τις ποσοτικοποιημένες μεταβλητές, αλλά, προφανώς, που να συμπεριλαμβάνει τους ορίζοντες αβεβαιότητας. Δύο απλές εφαρμογές που αφορούν (i) σε ένα γινόμενο/πηλίκο και (ii) στο φορτίο λυγισμού ενός συνήθους πακτωμένου–ελεύθερου στύλου επιδεικνύουν την παρούσα μέθοδο με την εύρεση των σχετικών QFFs (τύπων χωρίς ποσοδείκτες), μερικοί από τους οποίους μπορούν επίσης να επαληθευθούν με το χέρι. 2022-03-29T11:53:36Z 2022-03-29T11:53:36Z 2022-03-28 http://hdl.handle.net/10889/16136 en application/pdf Κανένας