Applications of quantifier elimination to the proofs of algebraic inequalities in engineering problems related to Todinov's method for risk reduction

An interesting and efficient method based on algebraic inequalities for the reduction of risk and uncertainty as well as for the generation of new knowledge and the optimization of systems and processes has been recently proposed by Todinov. This method requires the proof of the related inequality a...

Πλήρης περιγραφή

Λεπτομέρειες βιβλιογραφικής εγγραφής
Κύριος συγγραφέας: Ioakimidis, Nikolaos
Άλλοι συγγραφείς: Ιωακειμίδης, Νικόλαος
Γλώσσα:English
Έκδοση: Κανένας 2022
Θέματα:
Διαθέσιμο Online:http://hdl.handle.net/10889/16567
id nemertes-10889-16567
record_format dspace
institution UPatras
collection Nemertes
language English
topic Risk reduction
Uncertainty reduction
Algebraic inequalities
Todinov's method
Equivalent resistances
Resistors
Equivalent spring constants
High-reliability components
Ranking systems
Superior reliability
Strain energy
Bars
Tension
Cantilevers
Bending
Proof by induction
Universal quantifier
Quantifier elimination
Quantifier-free formulae
Μείωση κινδύνου
Μείωση αβεβαιότητας
Αλγεβρικές ανισότητες
Μέθοδος του Todinov
Ισοδύναμες αντιστάσεις
Αντιστάτες
Ισοδύναμες σταθερές ελατηρίου
Εξαρτήματα υψηλής αξιοπιστίας
Συστήματα κατατάξεως
Υψηλή αξιοπιστία
Ενέργεια παραμορφώσεως
Ράβδοι
Εφελκυσμός
Πρόβολοι
Κάμψη
Απόδειξη με επαγωγή
Καθολικός ποσοδείκτης
Απαλοιφή ποσοδεικτών
Τύποι χωρίς ποσοδείκτες
spellingShingle Risk reduction
Uncertainty reduction
Algebraic inequalities
Todinov's method
Equivalent resistances
Resistors
Equivalent spring constants
High-reliability components
Ranking systems
Superior reliability
Strain energy
Bars
Tension
Cantilevers
Bending
Proof by induction
Universal quantifier
Quantifier elimination
Quantifier-free formulae
Μείωση κινδύνου
Μείωση αβεβαιότητας
Αλγεβρικές ανισότητες
Μέθοδος του Todinov
Ισοδύναμες αντιστάσεις
Αντιστάτες
Ισοδύναμες σταθερές ελατηρίου
Εξαρτήματα υψηλής αξιοπιστίας
Συστήματα κατατάξεως
Υψηλή αξιοπιστία
Ενέργεια παραμορφώσεως
Ράβδοι
Εφελκυσμός
Πρόβολοι
Κάμψη
Απόδειξη με επαγωγή
Καθολικός ποσοδείκτης
Απαλοιφή ποσοδεικτών
Τύποι χωρίς ποσοδείκτες
Ioakimidis, Nikolaos
Applications of quantifier elimination to the proofs of algebraic inequalities in engineering problems related to Todinov's method for risk reduction
description An interesting and efficient method based on algebraic inequalities for the reduction of risk and uncertainty as well as for the generation of new knowledge and the optimization of systems and processes has been recently proposed by Todinov. This method requires the proof of the related inequality and several classical approaches were successfully used by Todinov for this task. Here the use of the well-known method of quantifier elimination for the same task, that is for the proof of algebraic inequalities related to Todinov's method, as an additional approach appropriate for use with respect to some algebraic inequalities is proposed and actually used in some problems already proposed and successfully solved by Todinov on the basis of his own method of algebraic inequalities. The present approach is applied to some algebraic inequalities of engineering interest already proved by Todinov, more explicitly (i) to the inequality for the equivalent resistances of two resistors in an electrical circuit, (ii) to the inequality for the equivalent spring constants of two, three or four elastic springs, (iii) to inequalities concerning the supply of high-reliability components, (iv) to inequalities concerning ranking systems, (v) to the construction of a system with superior reliability and (vi) to the accumulated strain energy in bars under tension or in cantilevers under bending. Naturally, because of the well-known doubly-exponential computational complexity of quantifier elimination the present approach is applicable only when the related universally quantified formula contains a small total number of variables (free and quantified). Yet, the method of quantifier elimination can also be combined with the method of proof by induction and this additional possibility is also illustrated in two inequalities related to Todinov's method for their proof in the general case.
author2 Ιωακειμίδης, Νικόλαος
author_facet Ιωακειμίδης, Νικόλαος
Ioakimidis, Nikolaos
author Ioakimidis, Nikolaos
author_sort Ioakimidis, Nikolaos
title Applications of quantifier elimination to the proofs of algebraic inequalities in engineering problems related to Todinov's method for risk reduction
title_short Applications of quantifier elimination to the proofs of algebraic inequalities in engineering problems related to Todinov's method for risk reduction
title_full Applications of quantifier elimination to the proofs of algebraic inequalities in engineering problems related to Todinov's method for risk reduction
title_fullStr Applications of quantifier elimination to the proofs of algebraic inequalities in engineering problems related to Todinov's method for risk reduction
title_full_unstemmed Applications of quantifier elimination to the proofs of algebraic inequalities in engineering problems related to Todinov's method for risk reduction
title_sort applications of quantifier elimination to the proofs of algebraic inequalities in engineering problems related to todinov's method for risk reduction
publisher Κανένας
publishDate 2022
url http://hdl.handle.net/10889/16567
work_keys_str_mv AT ioakimidisnikolaos applicationsofquantifiereliminationtotheproofsofalgebraicinequalitiesinengineeringproblemsrelatedtotodinovsmethodforriskreduction
AT ioakimidisnikolaos epharmogestēsapaloiphēsposodeiktōnstisapodeixeisalgebrikōnanisotētōnseproblēmatatēsepistēmēstoumēchanikouschetizomenametēmethodotoutodinovgiatēmeiōsēkindynou
_version_ 1771297152417398784
spelling nemertes-10889-165672022-09-05T05:38:31Z Applications of quantifier elimination to the proofs of algebraic inequalities in engineering problems related to Todinov's method for risk reduction Εφαρμογές της απαλοιφής ποσοδεικτών στις αποδείξεις αλγεβρικών ανισοτήτων σε προβλήματα της επιστήμης του μηχανικού σχετιζόμενα με τη μέθοδο του Todinov για τη μείωση κινδύνου Ioakimidis, Nikolaos Ιωακειμίδης, Νικόλαος Risk reduction Uncertainty reduction Algebraic inequalities Todinov's method Equivalent resistances Resistors Equivalent spring constants High-reliability components Ranking systems Superior reliability Strain energy Bars Tension Cantilevers Bending Proof by induction Universal quantifier Quantifier elimination Quantifier-free formulae Μείωση κινδύνου Μείωση αβεβαιότητας Αλγεβρικές ανισότητες Μέθοδος του Todinov Ισοδύναμες αντιστάσεις Αντιστάτες Ισοδύναμες σταθερές ελατηρίου Εξαρτήματα υψηλής αξιοπιστίας Συστήματα κατατάξεως Υψηλή αξιοπιστία Ενέργεια παραμορφώσεως Ράβδοι Εφελκυσμός Πρόβολοι Κάμψη Απόδειξη με επαγωγή Καθολικός ποσοδείκτης Απαλοιφή ποσοδεικτών Τύποι χωρίς ποσοδείκτες An interesting and efficient method based on algebraic inequalities for the reduction of risk and uncertainty as well as for the generation of new knowledge and the optimization of systems and processes has been recently proposed by Todinov. This method requires the proof of the related inequality and several classical approaches were successfully used by Todinov for this task. Here the use of the well-known method of quantifier elimination for the same task, that is for the proof of algebraic inequalities related to Todinov's method, as an additional approach appropriate for use with respect to some algebraic inequalities is proposed and actually used in some problems already proposed and successfully solved by Todinov on the basis of his own method of algebraic inequalities. The present approach is applied to some algebraic inequalities of engineering interest already proved by Todinov, more explicitly (i) to the inequality for the equivalent resistances of two resistors in an electrical circuit, (ii) to the inequality for the equivalent spring constants of two, three or four elastic springs, (iii) to inequalities concerning the supply of high-reliability components, (iv) to inequalities concerning ranking systems, (v) to the construction of a system with superior reliability and (vi) to the accumulated strain energy in bars under tension or in cantilevers under bending. Naturally, because of the well-known doubly-exponential computational complexity of quantifier elimination the present approach is applicable only when the related universally quantified formula contains a small total number of variables (free and quantified). Yet, the method of quantifier elimination can also be combined with the method of proof by induction and this additional possibility is also illustrated in two inequalities related to Todinov's method for their proof in the general case. Μια ενδιαφέρουσα και αποτελεσματική μέθοδος βασιζόμενη σε αλγεβρικές ανισότητες για τη μείωση κινδύνου και αβεβαιότητας καθώς επίσης και για την παραγωγή νέας γνώσεως και τη βελτιστοποίηση συστημάτων και διαδικασιών προτάθηκε πρόσφατα από τον Todinov. Αυτή η μέθοδος απαιτεί την απόδειξη της σχετικής ανισότητας και αρκετές κλασικές μέθοδοι χρησιμοποιήθηκαν με επιτυχία από τον Todinov γι' αυτήν την εργασία. Εδώ προτείνεται η χρήση της γνωστής μεθόδου της απαλοιφής ποσοδεικτών για την ίδια εργασία, δηλαδή για την απόδειξη αλγεβρικών ανισοτήτων που σχετίζονται με τη μέθοδο του Todinov, σαν μια πρόσθετη μέθοδος κατάλληλη για χρήση σε σχέση με μερικές αλγεβρικές ανισότητες και πραγματικά χρησιμοποιείται σε μερικά προβλήματα που ήδη προτάθηκαν και λύθηκαν με επιτυχία από τον Todinov με βάση τη δική του μέθοδο των αλγεβρικών ανισοτήτων. Η παρούσα μέθοδος εφαρμόζεται σε μερικές αλγεβρικές ανισότητες ενδιαφέροντος της επιστήμης του μηχανικού που ήδη αποδείχθηκαν από τον Todinov συγκεκριμένα (i) στην ανισότητα για τις ισοδύναμες αντιστάσεις δύο αντιστατών σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα, (ii) στην ανισότητα για τις ισοδύναμες σταθερές ελατηρίου δύο, τριών ή τεσσάρων ελαστικών ελατηρίων, (iii) σε ανισότητες που αφορούν στην προμήθεια εξαρτημάτων υψηλής αξιοπιστίας, (iv) σε ανισότητες που αφορούν σε συστήματα κατατάξεως, (v) στην κατασκευή συστήματος με υψηλή αξιοπιστία και (vi) στη συσσωρευμένη ενέργεια παραμορφώσεως σε ράβδους υπό εφελκυσμό ή σε προβόλους υπό κάμψη. Φυσικά, λόγω της πολύ γνωστής διπλά εκθετικής υπολογιστικής πολυπλοκότητας της απαλοιφής ποσοδεικτών η παρούσα μέθοδος είναι εφαρμόσιμη, μόνο όταν ο σχετικός τύπος με καθολικούς ποσοδείκτες περιέχει μικρό συνολικό αριθμό μεταβλητών (ελεύθερων και με ποσοδείκτες). Ωστόσο η μέθοδος της απαλοιφής ποσοδεικτών μπορεί επίσης να συνδυασθεί με τη μέθοδο της αποδείξεως με επαγωγή και αυτή η πρόσθετη δυνατότητα επιδεικνύεται επίσης σε δύο ανισότητες σχετιζόμενες με τη μέθοδο του Todinov για την απόδειξή τους στη γενική περίπτωση. 2022-07-25T06:25:16Z 2022-07-25T06:25:16Z 2022-07-25 http://hdl.handle.net/10889/16567 en application/pdf Κανένας