Tesi sul tema "Théorie géométrique et ergodique de groupes"

Cette thèse explore divers sujets liés à la géométrie hyperbolique et à la dynamique de groupes, dans le but d'étudier l'interaction entre la géométrie et la théorie de groupes. Elle couvre un large éventail de disciplines mathématiques, telles que la géométrie convexe, l'analyse stochastique, la théorie ergodiques et géométriques de groupes, et la topologie en basses dimensions, et cætera. Comme résultats de recherche, la géométrie hyperbolique des corps convexes en dimension infinie est examinée en profondeur, et des tentatives sont faites pour développer la géométrie intégrale en dimension infinie d'un point de vue de l'analyse stochastique. L'étude des gros groupes de difféotopies, un sujet d'actualité en topologie en basses dimensions et en théorie géométrique de groupes, est entreprise avec une détermination complète de leur propriété de point fixe sur les compacts. La thèse étudie la connexité du bord de Gromov des graphes de courbes fins, un outil combinatoire utilisé dans l'étude des groupes d'homéomorphismes des surfaces de type fini. Enfin, la thèse clarifie également certains théorèmes folkloriques concernant les espaces hyperboliques au sens de Gromov et la dynamique des groupes moyennables sur ces espaces
This thesis explores diverse topics related to hyperbolic geometry and group dynamics, aiming to investigate the interplay between geometry and group theory. It covers a wide range of mathematical disciplines, such as convex geometry, stochastic analysis, ergodic and geometric group theory, and low-dimensional topology, etc. As research outcomes, the hyperbolic geometry of infinite-dimensional convex bodies is thoroughly examined, and attempts are made to develop integral geometry in infinite dimensions from a perspective of stochastic analysis. The study of big mapping class groups, a current focus in low-dimensional topology and geometric group theory, is undertaken with a complete determination of their fixed-point on compacta property. The thesis also clarifies certain folklore theorems regarding the Gromov hyperbolic spaces and the dynamics of amenable groups on them. Last but not the least, the thesis studies the connectivity of the Gromov boundary of fine curve graphs, a combinatorial tool employed in the study of the homeomorphism groups of surfaces of finite type

Cette thèse porte sur l’étude de certaines propriétés dynamiques de variétés M = X/ Γ à courbure sectionnelle négative pincée, où X est une variété de Hadamard et Γ = π 1(M) agit par isométries sur X. Nous considérons le cas de certains groupes de Schottky Γ de type divergent, munis d’une mesure de Bowen-Margulis mΓ 􀀀 infinie sur le fibré unitaire tangent T1X/ Γ. Sous ces hypothèses, nous définissons tout d’abord un espace symbolique permettant de coder l’action du groupe Γ sur le bord de X et celle du flot géodésique (gt)tϵR sur T1X/Γ. Ces codages nous permettent dans un premier temps de préciser la vitesse de mélange du flot géodésique ; nous montrons ensuite comment obtenir une minoration du nombre NG (R) de géodésiques fermées de longueur ≤ R contenues dans la variété M; nous donnons enfin un équivalent de la fonction orbitale # { y ϵ Γ | d(o, y o) ≤ R} quand R tend vers l’infini
We study here some dynamical properties of manifolds M = X/ Γ, endowed with a pinched negative sectional curvature, where X is a Hadamard manifold and Γ = π 1(M) acts by isometries on X. More precisely, we consider divergent Schottky groups Γ whose Bowen-Margulis measure mΓ 􀀀 is infinite on the unit tangent bundle T1X/ Γ. We first define a coding of the action of Γ on the boundary of X, which will be useful to build a symbolic space associated with the geodesic flow. Then we precise the rate of mixing of the geodesic flow (gt)tϵR on T1X/ Γ In a second part, we study the number of closed geodesics on M with length ≤ R. Finally, we give an asymptotic for the orbital counting function # { y ϵ Γ | d(o, y o) ≤ R} when R goes to infinity

Dans cette thèse, on s'intéresse à la théorie mesurée des groupes, à l'entropie sofique et aux algèbres d'opérateurs ; plus précisément, on étudie les actions des groupes sur des espaces de probabilités, des propriétés fondamentales de leur entropie sofique (pour des groupes discrets), leurs groupes pleins (pour des groupes Polonais), et les algèbres de von Neumann et leurs sous-algèbres moyennables (pour des groupes à caractère hyperbolique et des réseaux de groupes de Lie). Cette thèse est constituée de trois parties.Dans une première partie j'étudie l'entropie sofique des actions profinies. L'entropie sofique est un invariant des actions mesurées des groupes sofiques défini par L. Bowen qui généralise la notion d'entropie introduite par Kolmogorov. La définition d'entropie sofique nécessite de fixer une approximation sofique du groupe. Nous montrons que l'entropie sofique des actions profinies est effectivement dépendante de l'approximation sofique choisie dans le cas des groupes libres et certains réseaux de groupes de Lie.La deuxième partie est un travail en collaboration avec François Le Maître. Elle est constituée d'un article prépublié dans lequel nous généralisons la notion de groupe plein aux actions préservant une mesure de probabilité des groupes polonais, et en particulier, des groupes localement compacts. On définit une topologie polonaise sur ces groupes pleins et on étudie leurs propriétés topologiques fondamentales, notamment leur rang topologique et la densité des éléments apériodiques.La troisième partie est un travail en collaboration avec Rémi Boutonnet. Elle est constituée de deux articles prépubliés dans lesquels nous considérons la question de la maximalité de la sous-algèbre de von Neumann d'un sous-groupe moyennable maximal, dans celle du groupe ambiant. Nous résolvons la question dans le cas des groupes à caractère hyperbolique en utilisant les techniques de Sorin Popa. Puis, nous introduisons un critère dynamique à la Furstenberg, permettant de résoudre la question pour des sous-groupes moyennables de réseaux des groupes de Lie en rang supérieur
This dissertation is about measured group theory, sofic entropy and operator algebras. More precisely, we will study actions of groups on probability spaces, some fundamental properties of their sofic entropy (for countable groups), their full groups (for Polish groups) and the amenable subalgebras of von Neumann algebras associated with hyperbolic groups and lattices of Lie groups. This dissertation is composed of three parts.The first part is devoted to the study of sofic entropy of profinite actions. Sofic entropy is an invariant for actions of sofic groups defined by L. Bowen that generalize Kolmogorov's entropy. The definition of sofic entropy makes use of a fixed sofic approximation of the group. We will show that the sofic entropy of profinite actions does depend on the chosen sofic approximation for free groups and some lattices of Lie groups. The second part is based on a joint work with François Le Maître. The content of this part is based on a prepublication in which we generalize the notion of full group to probability measure preserving actions of Polish groups, and in particular, of locally compact groups. We define a Polish topology on these full groups and we study their basic topological properties, such as the topological rank and the density of aperiodic elements. The third part is based on a joint work with Rémi Boutonnet. The content of this part is based on two prepublications in which we try to understand when the von Neumann algebra of a maximal amenable subgroup of a countable group is itself maximal amenable. We solve the question for hyperbolic and relatively hyperbolic groups using techniques due to Popa. With different techniques, we will then present a dynamical criterion which allow us to answer the question for some amenable subgroups of lattices of Lie groups of higher rank

Dans cette thèse, nous étudions d'abord la notion de discrépance, qui mesure le taux de convergence des moyennes ergodiques. Nous démontrons des estimations pour la discrépance d'actions sur la sphère, le tore et le shift de Bernoulli, ainsi que pour des actions de groupes localement compacts ; nous démontrons une inégalité qui permet de situer la discrépance dans le cas des actions de groupes dans le cadre général des méthodes de Monte-Carlo. Nous considérons ensuite l'action du groupe libre sur le bord de l'arbre de Cayley qui lui est associé. Nous démontrons un théorème ergodique pour certaines moyennes pondérées pour cette action, qui ne préserve que la classe des mesures naturelles sur ce bord. Nous retrouvons ainsi l'irréductibilité de la représentation unitaire associée à l'action. La troisième thématique concerne la propriété de Howe-Moore. Les groupes qui la vérifient ont la propriété que toutes leurs actions ergodiques sont automatiquement mélangeantes, mais cette propriété n'est pas stable par produit direct. Nous proposons une généralisation de la propriété de Howe-Moore, qui passe par une axiomatisation du phénomène de Mautner, qui permet d'étudier le cas des produits. Enfin, nous montrons que tous les réseaux héritent de la propriété de décroissance rapide radiale, et nous donnons l'exemple explicite d'un groupe discret, muni d'une fonction de longueur naturelle, quasi-isométrique à une longueur des mots, qui possède la propriété RRD, mais pas la propriété RD
In this thesis, we first study the notion of discrepance, which measures the rate of convergence of ergodic means. We prove estimations for the discrepancy of actions on the sphere, the torus and the Bernoulli shift, as well as for actions of locally compact groups. Moreover, we prove an inequality that allows us to locate these discrepancies in the larger framework of the Monte-Carlo method. We consider the action of the free group on the boundary of its Cayley tree. We prove a convergence theorem of some means associated with this action, that only preserves the class of the natural measures on this boundary. We recover the previously known result that the unitary representation associated to it is irreducible. We then investigate the Howe-Moore property. Groups that satisfy it have the property that whenever they act ergodically on some probability space, then the action is mixing ; unfortunately, this property is not stable by direct products. We formulate a generalization of the Howe-Moore property, relying on an axiomatization of the Mautner phenomenon, that allows us to treat the case of products. Finally, we prove that every lattice inherits the radial rapid decay property, and give an explicit example of a discrete group, endowed with a natural length function which is quasi-isometric to a word-length, that has RRD but doesn't have RD

Cette thèse est consacrée à l'inégalité de Haagerup pour les groupes discrets. Cette inégalité a été introduite par U. Haagerup et utilisée par A. Connes et H. Moscovici pour démontrer la conjecture de Novikov dans le cas des groupes hyperboliques. Dans une première partie, nous caractérisons les groupes moyennables discrets (non nécessairement fini) qui vérifient l'inégalité de Haagerup. Ce sont ceux qui sont à croissance polynômiale pour une longueur propre. Ils son limite inductive d'une suite croissante de groupe de type fini, le premier étant nilpotent et d'indice fini dans les autres. Dans une seconde partie, nous introduisons des méthodes géométriques permettant de démontrer l'inégalité de Haagerup dans le cas des groupes agissant librement par isométries sur un espace métrique X. Grâce à des opérations de pincement et de changement de faces tétraédiques sur les triangles de X, nous ramenons la vérification de l'inégalité de Haagerup à des triangles d'un type particulier, qui s'avèrent être dégénérés dans de nombreux cas. Notre méthode de nature géométrique permet de démontrer l'inégalité de Haagerup pour les groupes agissant sur des immeubles de type Ãi1 x. . . X Ãik où ij [appartient à] {1, 2}. Mais elle s'applique aussi à tout immeuble euclidien et permet de réduire la vérification de l'inégalité de Haagerup à une classe particulière de triangles que nous caractérisons dans certains cas.

Le sujet de cette thèse est l'étude de la dynamique des endomorphismes dilatants de l'intervalle d'un point de vue ergodique. Dans la première partie utilisant les métriques projectives introduites par G. Birkhoff, dans le cadre des endomorphismes dilatants markoviens, nous exhibons une mesure de probabilité invariante absolument continue dont les propriétés métriques découlent de la construction (mesure de Gibbs exponentiellement mélangeante et vérifiant un principe variationnel). Dans le deuxième partie, nous étudions des perturbations aléatoires de ces mêmes endomorphismes. Sous des hypothèses de type dilatation en moyenne, nous montrons l'existence d'une mesure de probabilité invariante pour le processus stochastique associé. Si de plus, nous faisons l'hypothèse d'indépendance des perturbations, nous établissons des propriétés de grandes déviations de niveau 2 (therminologie thermodynamique) ; ces propriétés induisent en particulier des thèorèmes limites pour les lois de probabilité des temps d'entrée dans des ensembles rares. Enfin, dans la troisième partie, sous des hypothèses de distorsion borne, nous montrons que les endomorphismes de l'intervalle admettent des probabilités invariantes absolument continues et de densité essentiellement bornée relativement à la mesure de Lebesgue.

Cette thèse comporte deux parties dans lesquelles les mesures de probabilités invariantes sur les solénoïdes jouent un rôle majeur. Les solénoïdes (c’est-à-dire les groupes abéliens compacts connexes de dimension topologique finie) sont des généralisations naturelles des tores usuels. Dans la première partie, nous étudions les groupes de transformations affines de solénoïdes ; nous obtenons une condition nécessaire et suffisante pour que l’action d’un tel groupe possède un trou spectral quand le solénoïde est muni de la mesure de Haar. Dans la deuxième partie nous étudions les traces et caractères des groupes algébriques sur le corps des nombres rationnels. Les traces d’un groupe dénombrable sont des fonctions de type positif sur le groupe qui sont invariantes par conjugaison. Les caractères (c’est-à-dire les traces qui sont indécomposables dans un certain sens) sont des généralisations des caractères usuels des représentations de dimension finie et interviennent en théorie des algèbres d’opérateurs ainsi que dans l’étude des sous-groupes distingués aléatoires. Nous commençons par classifier ces caractères dans le cas des groupes unipotents. Puis nous étendons cette classification au cas des groupes algébriques généraux, à l’aide de l’étude du cas unipotent et de la détermination des mesures invariantes sur les solénoïdes adéliques
This thesis is divided in two parts in which the invariant probability measures on solenoids play a major role. The solenoids (that is a compact finite dimensional connected abelian group) are a natural generalization of the usual torus. In the first part, we will study the action of groups on a solenoid by affine transformation; we obtain a necessary and sufficient condition for the action of such a group to have the spectral gap property when the solenoid is provided with the Haar measure. In the second part we will study the trace and characters of algebraic groups over the field of rational numbers. The trace of a countable group are function of positive type on the group which are invariant under conjugation. The characters (that are the indecomposable traces in a certain way) are generalization of the usual characters of finite dimensional representations and intervene in the theory of operator algebra and in the study of invariant random subgroups. We begin with the classification of this characters in the case of unipotent groups. Then we extend this classification to general algebraic groups, using the study of the unipotent case et the establishment of the invariant measure on adelic solenoids

Dans les deux premiers chapitres on expose des notions élémentaires concernant les algèbres de Lie nilpotentes et les opérateurs différentiels. Une vue d'ensemble des résultats de Fujiwara, Corwin-Greenleaf & al. Liées à la conjecture de Duflo est donnée. La quantification de Kontsevich est expliquée en détails. Sa généralisation aux cas des variétés coisotropes, due à Cattaneo-Felder, est également exposée et la notion de l'algèbre de réduction y est définie. Dans le troisième chapitre, en considérant un caractère différent de zéro d'une sous-algèbre fixe d'une algèbre de Lie, nous démontrons un théorème indiquant que l'algèbre de réduction de l'espace affine est isomorphe à une déformation de l'algèbre des opérateurs différentiels invariants. Une formule explicite de cet isomorphisme est donnée. D'autres algèbres de réduction sont examinées, les relations entre elles et leurs spécialisations sont décrites en détails. Dans le quatrième chapitre, nous calculons des caractères de l'algèbre de réduction grâce aux diagrammes de triquantification et nous donnons une formule explicite pour ces caractères. Par double récurrence nous prouvons que ce caractère est égal au caractère construit avec la distribution propre de Penney. Finalement on calcule en détail toutes les formules introduites dans le texte pour une algèbre de Lie nilpotente de dimension 5. On montre que la formule du caractère fournit un isomorphisme explicite pour la conjecture de Duflo faisant intervenir l'exponentielle d'un opérateur différentiel de degré 3 à coefficients rationnels
The first two chapters review the necessary notions concerning nilpotent Lie algebras, and invariant differential operators. An overview of the existing results of Fujiwara, Corwin-Greenleaf & al. Related to the Duflo conjecture is given in details. The Kontsevich formulation of Deformation Quantization is also reviewed. The generalization for coisotropic submanifolds due to Cattaneo-Felder is also covered and the notion of the reduction algebra is defined. In the third chapter considering a nonzero character of a fixed Lie subalgebra of a general Lie algebra, we prove a Theorem stating that the reduction algebra of the affine space is isomorphic to a deformation of the algebra of invariant differential operators. An explicit formula of this isomorphism is given. Other reduction algebras are examined, and the relations between them and their specializations is described in details. In the forth chapter we calculate characters of the reduction algebra and its specialization thanks to triquantization diagrams and we give an explicit formula for this character. Using double induction, we prove that this character equals the character constructed with the Penney eigendistribution Finally we compute in full detail all the formulas introduced in the text for a 5-dimensional nilpotent Lie algebra. It is shown that the character formula obtained gives an isomorphism between reduction algebras containing the exponential of a differential operator of degree 3 with rational coefficients

Deux sujets sont abordés : les G-graphes, ou l'aspect géométrique des groupes et HLC, ou l'aspect géométrique des images appliqué à la compression. Introduits par Alain Bretto et Alain Faisant en 2003, les G-graphes sont d'abord conçus pour l'étude du problème d'isomorphisme de graphe et sont proches des graphes de Cayley. Nous montrons d'abord comment les G-graphes sont construits et comment ils permettent de visualiser des informations liées à leur groupe d'origine. Un algorithme de construction est donné et des propositions sont mises en place pour permettre de déterminer si un graphe est un G-graphe. Deux théorèmes caractérisant les G-graphes bipartis et établissant un lien avec les graphes de Cayley sont donnés ainsi qu'un outil automatique pour la détection des G-graphes. Il en découle une liste des graphes usuels étant des G-graphes (les graphes de Heawood, de Möbius-Kantor et de Dyck, par exemple). La classification des graphes symétriques est aussi abordée. Avec les G-graphes le Foster Census peut être étendu de l'ordre 768 à l'ordre 1322. Des tables de graphes cubiques et quintiques, symétriques ou semisymétriques sont construites. Nous introduisons une représentation géométrique des images, basée sur des hypergraphes de rectangle. Cette représentation donne un algorithme de compression sans pertes très efficace sur les images synthétiques et appelé HLC. Nous montrons que HLC se combine efficacement avec un algorithme de compression de données génériques, en l'occurrence PPMd, choix que nous justifions par une étude empirique. Nous donnons des résultats expérimentaux et nous généralisons la technique aux images 3D et à la compression presque sans pertes
There are two main subject in this thesis : the G-graphs, or the geometrical aspect of the groups, and HLC, or the geometrical aspect of the images applied to the compression. The G-graphs are introduced by Alain Bretto and Alain Faisant in 2003 for studying the group isomorphism problem. But many others applications are possible. We first study the construction of the G-graphs and how groups informations can be visualised on the graph. We gives an algorithm for constructing G-graphs and some theorems for solving the G-graph recognition problem and for the characterisation of bipartite G-graphs. We presents an automatic tool for the recognition of G-graphs and we construct a list of common graphs being G-graphs (Heawood's, Möbius-Kantor's and Dyck's graphs, etc. ). We also work on the classification of symmetric graphs. With G-graphs it is possible to extend the Foster Census, the current reference for cubic symmetric graphs, from the order 768 to the order 1322. We establish some lists of cubic and guintic, symmetric and semisymmetric graphs. Finally we introduce a geometrical representation of the pictures based on rectangle hypergraph. This representation leads ton a lossless compression scheme very efficient on synthetic pictures and named HLC. We show that HLC can be combined with a generic data compression algorithm : PPMd. The choice of PPMd is motivated by an experimental study. We give some experimental results showing the efficiency of HLC+PPMd and we generalise HLC for near-lossless compression and 3D pictures

Deux groupes sont dits élémentairement équivalents s'ils satisfont les mêmes énoncés du premier ordre dans le langage des groupes. Aux environs de l'année 1945, Tarski posa la question suivante, connue désormais comme le problème de Tarski : les groupes libres non abéliens sont-ils élémentairement équivalents ? Une réponse positive à cette fameuse question fut apportée plus d'un demi-siècle plus tard par Sela, et en parallèle par Kharlampovich et Myasnikov, comme le point d'orgue de deux volumineuses séries de travaux. Dans la foulée, Sela généralisa aux groupes hyperboliques sans torsion, dont les groupes libres sont des représentants emblématiques, les méthodes de nature géométrique qu'il avait précédemment introduites à l'occasion de son travail sur le problème de Tarski. Les résultats rassemblés ici s'inscrivent dans cette lignée, en s'en démarquant toutefois dans la mesure où ils traitent des théories du premier ordre des groupes hyperboliques en présence de torsion. Dans un premier chapitre, on démontre, entre autres, que tout groupe de type fini qui est élémentairement équivalent à un groupe hyperbolique est lui-même hyperbolique. On démontre ensuite que les groupes virtuellement libres sont presque homogènes, ce qui signifie que deux éléments qui sont indiscernables du point de vue de la logique du premier ordre sont dans la même orbite sous l'action du groupes des automorphismes du groupe ambiant, à une indétermination finie près. Enfin, on donne une classification complète des groupes virtuellement libres de type fini du point de l'équivalence élémentaire à deux quantificateurs
Two groups are said to be elementarily equivalent if they satisfy the same first-order sentences in the language of groups, that is the same mathematical statements whose variables are only interpreted as elements of a group. Around 1945, Tarski asked the following question : are non-abelian free groups elementarily equivalent? An affirmative answer to this famous Tarski's problem was given in 2006 by Sela and independently by Kharlampovich and Myasnikov, as the culmination of two voluminous series of papers. Then, Sela gave a classification of all finitely generated groups that are elementarily equivalent to a given torsion-free hyperbolic group. The results contained in the present thesis fall into this context and deal with first-order theories of hyperbolic groups with torsion. In the first chapter, we prove that any finitely generated group that is elementarily equivalent to a hyperbolic group is itself a hyperbolic group. Then, we prove that virtually free groups are almost homogeneous, meaning that elements are almost determined up to automorphism by their type, i.e. the first-order formulas they satisfy. In the last chapter, we give a complete classification of finitely generated virtually free groups up to elementary equivalence with two quantifiers

Cette thèse se situe dans le domaine de la théorie géométrique des représentations. Elle se présente en deux parties. La première partie a pour sujet une nouvelle forme de dualité de Schur-Weyl. Cette dualité, sous sa forme la plus simple, met en relation les représentations d'un groupe symétrique avec celle d'un groupe général linéaire. Il en existe d'autres versions, notamment entre les représentations d'une algèbre de Hecke et celles d'un groupe quantique affine. Celle-ci peut être réalisée sous forme d'algèbres de convolution en terme de fonctions sur des variétés drapeaux agissant sur un certain espace. Nous mettons en valeur une nouvelle forme de dualité entre certaines algèbre dites W, et des algèbres de Schur cyclotomiques, en utilisant cette forme géométrique. La deuxième partie porte sur une réalisation d'algèbres de Lie de lacets de façon géométrique. On utilise un certain espace de modules (l'espace des fibrés de Higgs sur la droite projective), ainsi que l'ensemble des fonctions localement constructibles sur un sous-espace lagrangien. Une multiplication naturelle est définie pour ces fontions, et l'agèbre obtenue est identifiée à une partie positive d'une algèbre de Lie de lacets. Cette construction est ensuite utilisée pour produire une base particulière de cette algèbre, indexée par les composantes irréductibles du support, analogue aux bases canoniques pour les groupes quantiques. Une construction géométrique d'un nouvel objet est ensuite donnée (analogue à la construction géométrique de cristaux dans le cas des carquois). On appelle cet objet combinatoire un cristal de lacets, et nous étudions ses premières propriétés, ainsi que ses applications au niveau de la théorie des représentations.

Cette thèse en théorie géométrique des groupes présente plusieurs résultats géométriques et algorithmiques sur les groupes de Baumslag-Solitar généralisés à rang variable (vGBS). Les groupes vGBS sont les groupes admettant une décomposition en graphe de groupes à groupes de sommet et d'arête abéliens libres de type fini. Nous donnons tout d'abord une description détaillé des décompositions JSJ abéliennes des groupes vGBS. Nous décrivons ensuite les décompositions JSJ de compatibilité de ces groupes. Nous démontrons que dans la classe des groupes vGBS, le JSJ abélien classique est algorithmiquement constructible tandis que le JSJ abélien de compatibilité ne l'est pas. Dans un dernier chapitre nous étudions le problème de conjugaison multiple. Nous montrons que, bien que le problème général soit indécidable, il devient résoluble sous certaines restrictions
This thesis in geometric group theory gives geometric and algorithmic results on the class of generalized Baumslag-Solitar groups of variable rank (vGBS groups). A vGBS group is one that admits a splitting in a graph of groups where all vertex and edge groups are finitely generated free abelian. We first give a description of the abelian JSJ splittings of vGBS groups. We then describe their abelian compatibility JSJ splittings. We show that, in the class of vGBS groups, the “usual” JSJ splitting is algorithmically constructible, while the compatibility JSJ splitting is not. Finaly we study the multiple conjugacy problem. We show that, although the general problem is undecidable, it is solvable under certain restrictions

Dans cette thèse, nous nous intéressons à diverses propriétés algébriques des groupes d'homéomorphismes et de difféomorphismes de variétés. On appelle fragmentation la possibilité d'écrire un homéomorphisme en tant que composé d'homéomorphismes supportés dans des boules. Tout d'abord, nous étudions la longueur des commutateurs sur le groupe des homéomorphismes du tore et de l'anneau, ainsi que la norme de fragmentation, qui associe à tout homéomorphisme le nombre minimal de facteurs nécessaires pour écrire cet homéomorphisme en tant que composé d'homéomorphismes supportés dans des boules. Dans une deuxième partie de la thèse, nous abordons una autre propriété algébrique des groupes d'homéomorphismes et de difféomorphismes : la distorsion. Celle-ci est reliée de manière surprenante à des propriétés de fragmentation des homéomorphismes.

Étant donné un complexe de groupes, quand peut-on déduire une propriété de son groupe fondamental à partir des propriétés analogues de ses groupes locaux ? Ce problème naturel de géométrie des groupes a fait l'objet de nombreux travaux dans le cas des graphes de groupes et des complexes de groupes finis. Cette thèse se propose de développer des outils géométriques pour étudier le cas des complexes de groupes à courbure négative ou nulle. Nous nous intéressons à des propriétés de nature asymptotique : EZ-structures, hyperbolicité. Ce faisant, nous démontrons un théorème de combinaison pour les groupes hyperboliques qui généralise au complexe de groupes de dimension arbitraire un théorème de Bestvina-Feighn.

L'étude des marches aléatoires fait apparaître des connexions entre leurs propriétés algébriques, géométriques ou encore combinatoires et leurs propriétés stochastiques. Si les marches aléatoires sur les groupes - ou sur des espaces homogènes - fournissent beaucoup d'exemples, il serait appréciable d'obtenir de tels résultats de rigidité sur des structures algébriques plus faibles telles celles de semi-groupoide ou de groupoide. Dans cette thèse il est considéré un exemple de semi-groupoide et un exemple de groupoide, tous les deux sont définis a partir de sous-graphes contraints du graphe de Cayley d'un groupe - le premier graphe est dirige alors que le second ne l'est pas. Pour ce premier exemple, on précise un résultat de Campanino et Petritis (ils ont montre que la marche aléatoire simple était transiente pour cet exemple de graphe dirigé) en déterminant la frontière de Martin associée à cette marche et établissant sa trivialité Dans le second exemple apparaissant dans ce manuscrit, on considère des pavages quasi-périodiques de l'espace euclidien obtenus à l'aide de la méthode de coupe et projection. Nous considérons la marche aléatoire simple le long des arêtes des polytopes constituant le pavage, et nous répondons a la question du type de celle-ci, c'est-à-dire nous déterminons si elle est récurrente ou transiente. Nous montrons ce résultat en établissant des inégalités isopérimétriques Cette stratégie permet d'obtenir des estimées de la vitesse de décroissance du noyau de la chaleur, ce que n'aurait pas permis l'utilisation d'un critère de type Nash-Williams.

Soit G un groupe dénombrable, qui se scinde en un produit libre de la forme G=G_1*...*G_k*F, où F est un groupe libre de type fini, et les G_i sont librement indécomposables et non isomorphes à Z. Nous montrons que le groupe Out(G) des automorphismes extérieurs de G satisfait l'alternative de Tits, dès lors que chacun des groupes G_i et Out(G_i) la satisfait. Par des méthodes similaires, nous montrons aussi l'alternative suivante pour tout sous-groupe H de Out(F_N), due à Handel et Mosher lorsque H est de type fini : soit H fixe virtuellement la classe de conjugaison d'un facteur libre propre de F_N, soit H contient un automorphisme complètement irréductible. Nos méthodes, géométriques, utilisent l'étude de la dynamique de l'action de certains sous-groupes de Out(G) sur des espaces hyperboliques. Nous décrivons notamment l'adhérence de l'outre-espace de G relatif aux G_i, et le bord de Gromov du complexe (hyperbolique) des scindements cycliques relatifs associé. Nous étudions par ailleurs les marches aléatoires sur Out(F_N). Sous un certain nombre de conditions sur la mesure de probabilité mu, nous montrons que presque toute trajectoire de la marche aléatoire sur (Out(F_N),mu) converge vers un point du bord de Gromov du complexe des facteurs libres de F_N, que nous identifions au bord de Poisson de (Out(F_N),mu). Par ailleurs, nous décrivons l'horofrontière de l'outre-espace. Ceci a des applications à l'étude de la croissance des classes de conjugaison de F_N sous l'effet de produits aléatoires d'automorphismes extérieurs
Let G be a countable group that splits as a free product of the form G=G_1*...*G_k*F, where F is a finitely generated free group, and the groups G_i are freely indecomposable and not isomorphic to Z. We show that Out(G) satisfies the Tits alternative, as soon as all the groups G_i and Out(G_i) do. Similar techniques also yield another alternative for subgroups H of Out(F_N), due to Handel and Mosher when H is finitely generated, namely: either H virtually fixes the conjugacy class of some proper free factor of F_N, or H contains a fully irreducible automorphism. Our methods are geometric, and require understanding the dynamics of the action of some subgroups of Out(G) on Gromov hyperbolic spaces. In particular, we determine the closure of the outer space of G relative to the G_i's, as well as the Gromov boundary of the (hyperbolic) complex of relative cyclic splittings of G. We also study random walks on Out(F_N). Given a probability measure mu on Out(F_N) (satisfying some conditions), we prove that almost every sample path of the random walk on (Out(F_N),mu) converges to a point of the Gromov boundary of the free factor complex of F_N, which we identify with the Poisson boundary of (Out(F_N),mu). We also describe the horoboundary of outer space, and give applications to growth of conjugacy classes of F_N under random products of outer automorphisms

Cette thèse a deux chapitres indépendants. Dans le premier nous étudions les propriétés des algèbres de Hall sphériques des faisceaux cohérents avec des structures paraboliques sur une courbe projective lisse de genre arbitraire. Nous fournissons une présentation de battage de l'algèbre de façon combinatoire et montrons l'existence des certains algèbres de Hall sphériques universaires de genre g. Nous prouvons également que cette algèbre contient toutes les fonctions caractéristiques des strate de Harder-Narasimhan. Le deuxième chapitre traite les algèbres de lacets quantuqies de type fini. Nous introduisons sur cette algèbre une complétion, fournissons une construction des opérateurs de Kashiwara et une nouvelle involution. Ce résultat est utilisé pour construire une base canonique (conjecturée) sur les algèbres de lacets quantiques
This thesis has two independent chapters. In the first one, we study the properties of the spherical Hall algebras of coherent sheaves with parabolic structures on a smooth projective curve of arbitrary genus g. We provide a shuffle presentation of this algebra in a combinatorial way and show the existence of some kind of universal spherical Hall algebra of genus g. We alsc prove that the algebra contains ail the characteristic function on the Harder-Narasimhan strata. The second chapter deals with the quantum loop algebra of finite type. We introduce on this algebra a completion, provide a construction of Kashiwara's operators and a new involution. This result is used to construct a conjectured canonical basis on aIl the quantum loop algebras

Cette thèse étudie la moyennabilité et la propriété de Liouville des groupes pleins-topologiques des systèmes de Cantor, des groupes d'échanges d'intervalles, et des groupes agissants sur les arbres enracinés. Dans le Chapitre 2, nous obtenons les premiers exemples de groupes simples, infinis, de type fini, tels que le bord de Poisson de toute marche aléatoire simple est trivial (la propriété de Liouville). Ces exemples sont des sous-groupes dérivés de groupes pleins topologiques d'une famille de sous-décalages minimaux. Nous montrons que si la complexité d'un sous-décalage (pas nécessairement minimal) est strictement sous-quadratique, toute mesure de probabilité symétrique de support fini sur le groupe plein-topologique est d'entropie asymptotique nulle. Dans le Chapitre 3, nous exhibons une famille de groupes pleins-topologiques de sous-décalages minimaux qui contiennent les groupes de Grigorchuk G_ω comme sous-groupes. Cette construction montre que le groupe plein-topologique d'un sous-décalage minimal peut avoir des sous-groupes de croissance intermédiaire, en répondant à une question de Grigorchuk. Dans le Chapitre 4 (basé sur un travail en commun avec K. Juschenko, N. Monod, M. de la Salle) nous étudions les actions extensivement moyennables, une notion qui est un outil pour montrer la moyennabilité des groupes. Comme application, nous montrons la moyennabilité des groupes d'échanges d'intervalles dont les angles de translations ont rang rationnel au plus 2. Nous obtenons aussi une caractérisation "de type Kesten" de la moyennabilité extensive d'une action, et nous l'utilisons pour donner une preuve courte, purement probabiliste du fait que les actions récurrentes sont extensivement moyennables. Nous étudions aussi la propriété de Liouville pour les groupes d'échanges d'intervalles, et nous montrons qu'il existe des groupes d'échanges d'intervalles tels que toute mesure de support fini non dégénérée a un bord non trivial. Dans le Chapitre 5 (basé sur un travail en commun avec G. Amir, O. Angel, B. Virág) nous montrons que les groupes agissant sur les arbres enracinés par automorphismes bornés ont la propriété de Liouville. En particulier cela inclut les groupes engendrés par des automates d'activité bornée
This thesis deals with the Liouville property and amenability of topological full groups of Cantor systems, groups of interval exchanges, and groups acting on rooted trees. In Chapter 2, we provide the first examples of finitely generated, infinite simple groups that have trivial Poisson-Furstenberg boundary for simple random walks (the Liouville property). These arise as the derived subgroup of the topological full groups of a family of minimal subshifts. We show that if the complexity of a (non necessarily minimal) subshift grows strictly subquadratically, every symmetric and finitely supported probability measure on the topological full group has vanishing asymptotic entropy. In Chapter 3, we exhibit a family of topological full groups of minimal subshifts that contain Grigorchuk groups G_ω as subgroups. This shows that the topological full group of a minimal subshift can have subgroups of intermediate growth, answering a question of Grigorchuk. In Chapter 4 (based on a joint work with K. Juschenko, N. Monod, M. de la Salle), we study various features of extensively amenable group actions, a notion which is a tool to prove amenability of groups. As an application, we prove amenability of groups of interval exchanges whose angular components have rational rank at most 2. We also obtain a "Kesten-like" characterisation of extensive amenability in terms of the inverted orbit and use it give a short, probabilistic proof of the fact that recurrent actions are extensively amenable. Finally we study the Liouville property for groups of interval exchanges, and show that there are groups of interval exchanges that admit no finitely supported measure with trivial boundary. In Chapter 5 (based on a joint work with G. Amir, O. Angel, B. Virág), we establish the Liouville property for all groups acting on rooted trees by bounded automorphisms. This includes in particular groups generated by bounded automata. This strengthens results by various authors about amenability of these groups, some of which are based on proving the Liouville property in some special cases

Nous étudions deux problèmes différents qui ont leur origine dans la théorie du contrôle géométrique. Le Problème I consiste à étendre le concept du groupe d'holonomie horizontale sur une variété affine. Plus précisément, nous considérons une variété connexe lisse de dimension finie M, une connexion affine ∇ avec le groupe d'holonomie H∇ et une distribution lisse ∆ complètement non intégrable. Dans un premier temps, nous définissons le groupe d'holonomie ∆-horizontale H∆∇ comme le sous-groupe de H∇ obtenu par le transport parallèle le long des lacets tangents à ∆. Nous donnons les propriétés élémentaires de H∆∇ et ensuite nous faisons une étude détaillée en utilisant le formalisme de roulement. Il est montré en particulier que H∆∇ est un groupe de Lie. Dans un second temps, nous avons étudié un exemple explicite où M est un groupe de Carnot libre d'ordre 2 avec m ≥ 2 générateurs, et ∇ est la connexion de Levi-Civita associé à une métrique riemannienne sur M. Nous avons montré dans ce cas particulier que H∆∇ est compact et strictement inclus dans H∇ dès que m≥3. Le Problème II étudie la modélisation du problème du solveur d'esquisse. Ce problème est une des étapes d'un logiciel de CFAO. Notre but est d'arriver à une modélisation mathématique bien fondée et systématique du problème du solveur d'esquisse. Il s'agira ensuite de comprendre la convergence de l'algorithme, d'en améliorer les résultats et d'en étendre les fonctionnalités. L'idée directrice de l'algorithme est de remplacer tout d'abord les points de l'espace des sphères par des déplacements (éléments du groupe) et puis d'utiliser une méthode de Newton sur les groupes de Lie ainsi obtenus. Dans cette thèse, nous avons classifié les groupes de déplacements possibles en utilisant la théorie des groupes de Lie. En particulier, nous avons distingué trois ensembles, chaque ensemble contenant un type d'objet: le premier est l'ensemble des points, noté Points , le deuxième est l'ensemble des droites, noté Droites, et le troisième est l'ensemble des cercles et des droites, que nous notons ∧. Pour chaque type d'objet nous avons étudié tous les groupes de déplacements possibles, selon les propriétés souhaitées. Nous proposons finalement d'utiliser les groupes de déplacements suivant: pour le déplacement des points, le groupe des translations, qui agit transitivement sur Points ; pour les droites, le groupe des translations et rotations, qui est de dimension 3 et agit transitivement (globalement mais pas localement) sur Droites ; sur les droites et cercles, le groupe des anti-translations, rotations et dilatations qui est de dimension 4 et agit transitivement (globalement mais pas localement) sur ∧
We study two problems arising from geometric control theory. The Problem I consists of extending the concept of horizontal holonomy group for affine manifolds. More precisely, we consider a smooth connected finite-dimensional manifold M, an affine connection ∇ with holonomy group H∇ and ∆ a smooth completely non integrable distribution. We define the ∆-horizontal holonomy group H∆∇ as the subgroup of H∇ obtained by ∇-parallel transporting frames only along loops tangent to ∆. We first set elementary properties of H∆∇ and show how to study it using the rolling formalism. In particular, it is shown that H∆∇ is a Lie group. Moreover, we study an explicit example where M is a free step-two homogeneous Carnot group with m≥2 generators, and ∇ is the Levi-Civita connection associated to a Riemannian metric on M, and show in this particular case that H∆∇ is compact and strictly included in H∇ as soon as m≥3. The Problem II is studying the modeling of the problem of solver sketch. This problem is one of the steps of a CAD/CAM software. Our goal is to achieve a well founded mathematical modeling and systematic the problem of solver sketch. The next step is to understand the convergence of the algorithm, to improve the results and to expand the functionality. The main idea of the algorithm is to replace first the points of the space of spheres by displacements (elements of the group) and then use a Newton's method on Lie groups obtained. In this thesis, we classified the possible displacements of the groups using the theory of Lie groups. In particular, we distinguished three sets, each set containing an object type: the first one is the set of points, denoted Points, the second is the set of lines, denoted Lines, and the third is the set of circles and lines, we note that ∧. For each type of object, we investigated all the possible movements of groups, depending on the desired properties. Finally, we propose to use the following displacement of groups for the displacement of points, the group of translations, which acts transitively on Lines ; for the lines, the group of translations and rotations, which is 3-dimensional and acts transitively (globally but not locally) on Lines ; on lines and circles, the group of anti-translations, rotations and dilations which has dimension 4 and acts transitively (globally but not locally) on ∧

Dans ce travail de thèse, nous développons une notion de mesure de Gibbs pour le flot géodésique tangent aux feuilles d'un fibré feuilleté au dessus d'une base négativement courbée. Nous développons également une notion de mesure F-harmonique et prouvons qu'il existe une correspondance bijective entre les deux. Lorsque la fibre est une droite projective complexe, que l'holonomie est projective, et qu'il n'y a pas de mesure transverse invariante, nous prouvons l'unicité de ces mesures, et ce pour tout potentiel Hölder sur la base. Dans ce cas, nous prouvons également que la mesure F-harmonique se réalise comme limite pondérée de grandes boules tangentes aux feuilles, et que leurs mesures conditionnelles dans les fibres sont des limites de moyennes pondérées sur les orbites du groupe d'holonomie.

Ce mémoire se veut une synthèse, destinée à la communauté combinatoricienne, de quelques outils développés pour aborder le problème d'Hurwitz ainsi qu'une présentation des résultats récoltés. Le problème d'Hurwitz consiste à évaluer, dans un groupe symétrique, le nombre (dit d'Hurwitz) de factorisations transitives de la permutation identité dont on a imposé le type cyclique des facteurs. Nous décrivons tout d'abord les origines topologiques de ce problème à travers le dénombrement des revêtements ramifiés de la sphère. Nous présentons également un cadre algébrique naturel, le monoïde des permutations scindées, qui permet d'exprimer les nombres d'Hurwitz comme coefficients de structure de l'algèbre de ce monoïde, plus précisément de la sous-algèbre engendrée par les classes de conjugaison, dont une base naturelle est indexée par les multipartitions (ou partitions scindées). La théorie des représentations de cette algèbre fournit un algorithme pour calculer les nombres d'Hurwitz à une partition dont la complexité (minimale, uniforme et exponentielle) est bien meilleure que celle d'une approche naïve. Ce cadre algébrique donne par ailleurs une formule décrivant les séries d'Hurwitz à plusieurs partitions comme polynômes en les séries d'Hurwitz à une seule partition. Nous présentons secondement le cadre géométrique dans lequel s'expriment d'une part la formule ELSV, laquelle décrit les nombres d'Hurwitz à une partition comme fonctions de certaines intégrales, d'autre part un théorème de M. Kazarian exprimant les séries de Hurwitz à une partition comme polynômes en certaines séries formelles dont l'étude asymptotique est achevée. Une fois décrit le fonctionnement de ce cadre intégral, nous récoltons l'asymptotique de tous les nombres d'Hurwitz

Dans la première partie, on étudie la probabilité de retour des groupes métabéliens de type fini. On donne une caractérisation des tels groupes avec grande probabilité de retour en des termes purement algébriques, à l’aide de la dimension de Krull. Cela nécessite, pour les groupes métabéliens, une variation d’un théorème de Kaloujnine et Krasner qui respecte cette dimension. Au passage, on obtient des bornes inférieures et supérieures sur la probabilité de retour des groupes métabéliens en fonction de la dimension de Krull. La seconde partie concerne les profils isopérimétriques des groupes localement compacts compactement engendrés, qu’on utilise pour caractériser l’existence d’une suite de paires de Følner. On démontre que le profil isopérimétrique augmente lorsqu’on passe au quotient, avec des constantes indépendantes de l’échelle, améliorant une théorème de Tessera. Combinant les deux, on obtient que l’existence de suites de paires de Følner passe au quotient. On montre qu’elle passe au sous-groupe fermé, généralisant un résultat correspondant d’Erschler pour les groupes de type fini. Cela permet d’obtenir une preuve plus auto-contenue du théorème principal de la première partie.La troisième partie est un travail en commun avec Kropholler dans lequel on étudie la structure des groupes résolubles de rang sans torsion infini n’ayant pas de section isomorphe à ZwrZ. On en déduit qu’en présence d’une dimension de Krull, ce type de section est la seule obstruction à la finitude du rang sans torsion
In the fist part, we study the return probability of finitely generated metabelian groups. We give a characterization of such groups with large return probability in purely algebraic terms, namely the Krull dimension of the group. To do so, we establish, for metabelian groups, a variation of a famous embedding theorem of Kaloujinine and Krasner that respects this dimension. Along the way, we obtain lower and upper bounds on the return probability of metabelian groups according to their dimension.The second part of this thesis deals with isoperimetric profiles of locally compact compactly generated groups, that we use to characterize the existence of sequences of Følner couples. We generalize at a compact scale previous results of Tessera, in particular that they increase when going to a quotient group, so as to state in more generality a result from the first part, namely that the existence of Følner couples goes to a quotient group. We also prove that it goes to a closed subgroup. This allows to obtains a more self-contained proof of the main result of the first part of this thesis.The third part is a joint work with Kropholler in which we study the structure of soluble groups of infinite torsion-free rank with no ZwrZ. As a corollary, we obtain that a finitely generated soluble group with Krull dimension has finite torsion-free rank if and only if it has no ZwrZ

Le travail présenté dans cette thèse a trait à l'étude des groupes d'automorphismes locaux de certaines classes de variétés de Cauchy-Riemann analytiques par le biais de la théorie géométrique des équations aux dérivées partielles. Le lien entre la théorie des équations aux dérivées partielles et celle des sous-variétés réelles des espaces complexes est depuis plus d'un demi-siècle un outil fondamental pour l'étude de ces dernières. Notre contribution consiste essentiellement à exploiter ce lien par l'intermédiaire des théories géométriques des équations différentielles mises au point par S. Lie et E. Cartan. Nous étudions, à l'aide de ces deux théories, les groupes de symétrie de certaines classes de systèmes d'équations aux dérivées partielles analytiques complètement intégrables et nous en déduisons des propriétés concernant les automorphismes locaux des sous-variétés de Cauchy-Riemann réelles analytiques Levi non dégénérées des espaces complexes.

La première partie de cette thèse exploite et développe la relation entre approximation diophantienne homogène à une variable dans un corps de nombre et la dynamique du flot des chambres de Weyl dans la variété de Hilbert associée.
La deuxième partie s'intéresse au problème des cibles réctricissantes sur une variété hyperbolique.
Dans la troisième partie, on démontre des résultats de répartition des orbites de l'action de réseaux de groupes de Lie sur certains espaces homogènes, dans la veine de résultats antérieurs de Ledrappier.

Cette thèse est consacrée à l'étude de la topologie à l'infini d'espaces généralisant les graphes de Schreier. Plus précisément, on considère le quotient X/H d'un espace métrique géodésique propre hyperbolique X par un groupe quasi-convexe-cocompact H d'isométries de X. On montre que ce quotient est un espace hyperbolique. Le résultat principal de cette thèse indique que le nombre de bouts de l'espace quotient X/H est déterminé par les classes d'équivalence sur une sphère de rayon explicitement calculable. Dans le cadre de la théorie des groupes, on montre que l'on peut construire explicitement des groupes et des sous-groupes pour lesquels il n'existe pas d'algorithme permettant de déterminer le nombre de bouts relatifs. Si le sous-groupe est quasi-convexe, on donne un algorithme permettant de calculer le nombre de bouts relatifs
This thesis is devoted to the study of the topology at infinity of spaces generalizing Schreier graphs. More precisely, we consider the quotient X/H of a geodesic proper hyperbolic metric space X by a quasiconvex-cocompact group H of isometries of X. We show that this quotient is a hyperbolic space. The main result of the thesis indicates that the number of ends of the quotient space X/H is determined by equivalence classes on a sphere of computable radius. In the context of group theory, we show that one can construct explicitly groups and subgroups for which there are no algorithm to determine the number of relative ends. If the subgroup is quasiconvex, we give an algorithm to compute the number of relative ends

Un automorphisme (extérieur) $phi $ d'un groupe libre $F_n$ de rang fini $ngeq 2$ est dit géométrique s'il est induit par un homéomorphisme d'une surface. La question à laquelle nous intéressons est la suivante: Quels sont les automorphismes de $F_n$ qui sont géométriques?Nous donnons une réponse algorithmique pour la classe des automorphismes à croissance polynomiale (en s'autorisant à remplacer un automorphisme par une puissance).Pour cela, nous sommes amenés à étudier les automorphismes de graphes de groupes. En particulier, nous introduisons deux transformations élémentaires d'automorphismes de graphes de groupes: les quotients et les éclatements.Pour le cas particulier où l'automorphisme est un twist de Dehn partiel, on obtient un critère pour décider quand un tel twist de Dehn partiel est un véritable twist de Dehn.En appliquant le critère à plusieurs reprises sur un twist de Dehn cumulé, nous montrons que soit on peut ＂déplier＂ ce twist de Dehn cumulé jusqu'à obtenir un twist de Dehn ordinaire, soit que $phi$ est à croissance au moins quadratique (et par conséquent, n'est pas géométrique).Cela montre, au passage, que tout automorphisme du groupe libre à croissance linéaire admet une puissance qui est un twist de Dehn. Ce fait est connu des experts, et souvent utilisé, bien qu'il n'en existait pas de preuve formelle dans la littérature (à la connaissance de l'auteur).Pour conclure, on applique l'algorithme de Cohen-Lustig pour le transformer en twist de Dehn efficace, puis on applique l'algorithme Whitehead et des théorèmes classiques de Nielsen-Baer et Zieschang pour construire un modèle géométrique ou pour montrer qu'il n'est pas géométrique
An automorphism $phi$ of a free group $F_n$ of finite rank $n geq 2$ is said to be geometric it is induced by a homeomorphism on a surface.In this thesis we concern ourselves with answering the question:Which precisely are the outer automorphisms of $F_n$ that are geometric?to which we give an algorithmical decision for the case of polynomially growing outer automorphisms, up to raising to certain positive power.In order to realize this algorithm, we establish the technique of quotient and blow-up automorphisms of graph-of-groups, which when apply for the special case of partial Dehn twist enables us to develop a criterion to decide whether the induced outer automorphism is an actual Dehn twist.Applying the criterion repeatedly on the special topological representative deriving from relative train track map, we are now able to either “unfold” this iterated relative Dehn twist representative level by level until eventually obtain an ordinary Dehn twist representative or show that $hat{phi}$ has at least quadratic growth hence is not geometric.As a side result, we also proved that every linearly growing automorphism of free group has a positive power which is a Dehn twist automorphism. This is a fact that has been taken for granted by many experts, although has no formal proof to be found in the literature.In the case of Dehn twist automorphisms, we then use the known algorithm to make the given Dehn twist representative efficient and apply the Whitehead algorithm as well as the classical theorems by Nielsen, Baers, Zieschangs and others to construct its geometric model or to show that it is not geometric

L'objet de cette thèse est l'étude des amalgames de Hrushovski dans le contexte relatif. D'abord, la fusion libre de deux théories simples de rang 1 T(1) et T(2) est construite, au-dessus d'un réduit commun T(0) qui est supposé fortement minimal et omega-catégorique. Dans bien des cas, il est montré que ses complétions sont simples. Si les T(i) sont fortement minimales et si une condition géométrique est satisfaite - par exemple si le réduit commun est un espace vectoriel sur un corps fini - la fusion libre est complète et omega-stable. En supposant de plus que les multiplicités sont définissables dans T(i), le collapse de
la fusion libre sur une fusion fortement minimale est effectuée. Puis, des variations sur le thème de la fusion sont étudiées (courbe générique et structures bicolores). À titre d'exemple, il suit des résultats que l'on peut donner un sens à la notion d'une courbe générique dans un corps pseudofini. Enfin, l'axiomatisabilité de l'automorphisme générique est démontrée dans certains contextes issus d'une amalgamation à la Hrushovski dont la fusion libre et les théories des différents corps bicolores de Poizat (noir, rouge et vert).

Cette thèse est divisée en trois parties. Dans la première partie, nous commençons par décrire des résultats très connus en théorie du contrôle géométrique tels que le théorème de Chow-Rashevsky, la condition de rang de Kalman, l'application Entrée-Sortie et le test linéaire. De plus, nous définissons et nous étudions brièvement la contrôlabilité locale au voisinage d'un contrôle de référence au premier et au second ordre. Dans la deuxième partie, nous donnons une preuve élémentaire du lemme de Franks linéaire pour les flots géodésiques qui utilise des techniques basiques de théorie du contrôle géométrique. Dans la dernière partie, étant donnée une variété Riemanienne compacte, nous prouvons un lemme de Franks uniforme au second ordre pour les flots géodésiques et on applique le résultat à la théorie de la persistance. Dans cette partie, nous introduisons avec plus de détails les notions de contrôlabilité locale au premier et au second ordre. En effet, nous donnons un résultat de contrôlabilité au second ordre dont la preuve est longue et technique
This thesis is devided into three parts. In the first part we begin by describing some well known results in geometric control theory such as the Chow Rashevsky Theorem, the Kalman rank condition, the End-Point Mapping and the linear test. Moreover, we define and study briefly local controllability around a reference control at first and second order. In the second part we provide an elementary proof of the Franks lemma for geodesic flows using basic tools of geometric control theory. In the last part, given a compact Riemannian manifold, we prove a uniform Franks' lemma at second order for geodesic flows and apply the result in persistence theory. In this part we introduce with more details notions of local controllability at first and second order. In fact, we provide a second order controllability result whose proof is long and technical

Dans ma thèse, je me suis intéressé à l'étude des sous-groupes discrets $\G$ de $\s$ (resp. de $ßs^{\pm}_{4}(\R)$) qui préservent un ouvert proprement convexe $\O$ de l'espace projectif réel $\P(\R)$ (resp. $\PP^3(\R)$). En dimension 2, j'ai caractérisé le fait que la surface quotient $\Quo$ est de volume fini de différentes façons, notamment à l'aide l'holonomie des pointes de la surface $S$, ou de l'ensemble limite du groupe $\G$. Cette étude m'a permis de montrer que lorsque le quotient $\Quo$ est de volume fini, alors l'ouvert proprement convexe $\O$ est strictement convexe et son bord $\partial \O$ est $C^1$. Enfin, j'ai montré que l'espace des modules des structures projectives proprement convexes de volume fini, sur une surface (de caractéristique d'Euler strictement négative) de genre $g$ et à $p$ pointes est homéomorphe à une boule de dimension $16g-16+6p$. En dimension 3, je me suis intéressé à l'espace des modules des structures projectives proprement convexes sur les 3-orbifolds de Coxeter compact. J'ai dû faire une hypothèse sur la forme de l'orbifold pour montrer que l'espace des modules est une réunion de $n$ boules de dimension $d$, où les entiers $n$ et $d$ se calculent à l'aide de la combinatoire de l'orbifold.

Soient U un groupe de Lie compact et K un sous groupe fermé de U tel que l'espace homogène U/K soit un espace symétrique compact. On applique la quantification géométrique au fibré cotangent de U/K pour lequel on a deux choix naturels pour une polarisation, la polarisation verticale et holomorphe. La quantification géométrique nous donne un espace hilbertien de fonctions sur U/K et un espace hilbertien de fonctions holomorphes sur le cotangent qui s'identifie avec le complexifié U^C/K^C. On obtient le couplage BKS entre ces deux espaces ce qui nous donne (en théorie) la transformée BKS entre ces deux espaces. Pour étudier l'unitarité de cette transformée BKS on utilise en particulier la théorie des représentations unitaires des groupes de Lie compacts pour réduire le problème à une question qui ne fait intervenir que les fonctions sphériques. L'unicité des fonctions sphériques pour une représentation donnée simplifie grandement le problème. On applique notre méthode aux groupes de Lie compacts en les considérant comme étant un espace symétrique compact en prenant U=K x K et K=diag(K). En utilisant la formule des caractères de Kirillov notre méthode permet de redémontrer (c'est une variante de la preuve de Huebschmann) que la transformée BKS pour les groupes de Lie compact est unitaire. Par la même méthode on montre aussi que la transformée BKS n'est pas unitaire pour un espace symétrique compact arbitraire. Comme contre exemple, on donne la 5-sphère S^5 vue comme un espace symétrique en prenant S^5=SO(6)/SO(5). D'autre part, quand on introduit le paramètre hbar suggéré par la physique, on montre que la transformée de BKS est asymptotiquement unitaire pour tous les espaces symétriques compacts dans la limite hbar --> 0
Let U be a compact Lie group and K a closed subgroup such that the quotient space U/K is a compact symmetric space. We apply geometric quantization to the cotangent bundle of U/K, for which we have two natural choices for a polarization: the vertical polarization and the holomorphic polarization. Geometric quantization then gives us two Hilbert spaces, one a space of functions on U/K and the other a space of holomorphic functions on the cotangent bundle which can be identifies with the complexification U^C/K^C. We obtain the BKS pairing between these two spaces, which gives us (in theory) the BKS transform between these two spaces. In order to study whether this BKS transform is unitary, we use in particular the theory of unitary representations of compact Lie groups, which allows us to reduce this question to a question that involves only spherical functions. Uniqueness of spherical functions for a given representation then simplifies the problem enormously. Our method can be applied to compact Lie groups by considering a compact Lie group K as a compact symmetric space: it suffices to take U=K x K and K =diag(K). By using Kirillov's character formula our method allows us to give yet another proof that the BKS transform for compact Lie groups is unitary (our proof is a variation of the proof given by Huebschmann). Our method also allows us to show that the BKS transform is not unitary for an arbitrary compact symmetric space. An explicit counter example is the 5-sphere S^5 seen as symmetric space by taking S^5=SO(6)/SO(5). On the other hand, introducing the parameter hbar as suggested by physics, we show that the BKS transform is asymptotically unitary for all compact symmetric spaces in the limit hbar --> 0

Cette thèse est consacrée à l'étude du groupe d'automorphismes de groupes agissant sur des arbres d'une part, et du rang des groupes de Coxeter d'autre part.

Via la théorie de Bass-Serre, un groupe agissant sur un arbre est doté d'une structure algébrique particulière, généralisant produits amalgamés et extensions HNN. Le groupe est en fait déterminé par certaines données combinatoires découlant de cette action, appelées graphes de groupes.

Un cas particulier de cette situation est celle d'un produit libre. Une présentation du groupe d'automorphisme d'un produit libre d'un nombre fini de groupes librement indécomposables en termes de présentation des facteurs et de leurs groupes d'automorphismes a été donnée par Fouxe-Rabinovich. Il découle de son travail que si les facteurs et leurs groupes d'automorphismes sont de présentation finie, alors le groupe d'automorphisme du produit libre est de présentation finie. Une première partie de cette thèse donne une nouvelle preuve de ce résultat, se basant sur le langage des actions de groupes sur les arbres.

Un groupe accessible est un groupe de type fini déterminé par un graphe de groupe fini dont les groupes d'arêtes sont finis et les groupes de sommets ont au plus un bout, c'est-à-dire qu'ils ne se décomposent pas en produit amalgamé ni en extension HNN sur un groupe fini. L'étude du groupe d'automorphisme d'un groupe accessible est ramenée à l'étude de groupes d'automorphismes de produits libres, de groupes de twists de Dehn et de groupes d'automorphismes relatifs des groupes de sommets. En particulier, on déduit un critère naturel pour que le groupe d'automorphismes d'un groupe accessible soit de présentation finie, et on donne une caractérisation des groupes accessibles dont le groupe d'automorphisme externe est fini. Appliqués aux groupes hyperboliques de Gromov, ces résultats permettent d'affirmer que le groupe d'automorphismes d'un groupe hyperbolique est de présentation finie, et donnent une caractérisation précise des groupes hyperboliques dont le groupe d'automorphisme externe est fini.

Enfin, on étudie le rang des groupes de Coxeter, c'est-à-dire le cardinal minimal d'un ensemble générateur pour un groupe de Coxeter donné. Plus précisément, on montre que si les composantes de la matrice de Coxeter déterminant un groupe de Coxeter sont suffisamment grandes, alors l'ensemble générateur standard est de cardinal minimal parmi tous les ensembles générateurs.
Doctorat en Sciences
info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les symétries sont des transformations continues qui agissent sur les variables du système physique. Propriétés des équations différentielles qui gouvernent le système, elles conservent l'ensemble des solutions des équations, puisque sous l'action de telles transformations les équations s'écrivent à l'identique. Les symétries sont décrites par la théorie des groupes de Lie, qui fournit des outils incontournables dans l'analyse des équations différentielles. Elles permettent le calcul des solutions auto-similaires et de modèles invariants. Par ailleurs, lorsque le système différentiel dérive d'un Lagrangien, le théorème de Noether établit que toute symétrie de l'action d'un système physique est liée à une loi de conservation. Dans la première partie, nous introduisons la notion de symétrie, puis nous présentons quelques exemples d'application des techniques de symétrie de Lie. Ils montrent l'importance de ces propriétés dans la prédiction et la compréhension des phénomènes physiques. Dans la seconde partie, nous discutons de l'extension des techniques de symétries de Lie aux schémas numériques. Puis nous appliquons ces techniques à des schémas standard pour la résolution de l'équation de Burgers. La construction de méthodes numériques qui héritent des symétries d'équations différentielles est un thème récent, et fait partie du domaine de l'analyse numérique appelé intégration géométrique. Dans la troisième partie, nous mettons en oeuvre deux méthodes invariantes (une basée sur les équations équivalentes associées et une autre sur une extension discrète des symétries, avec maillage invariant adapté) pour la résolution d'équations unidimensionnelles de la mécanique des fluides

La combinatoire algébrique est le champ de recherche qui utilise des méthodes combinatoires et des algorithmes pour étudier les problèmes algébriques, et applique ensuite des outils algébriques à ces problèmes combinatoires. L’un des thèmes centraux de la combinatoire algébrique est l’étude des permutations car elles peuvent être interprétées de bien des manières (en tant que bijections, matrices de permutations, mais aussi mots sur des entiers, ordre totaux sur des entiers, sommets du permutaèdre…). Cette riche diversité de perspectives conduit alors aux généralisations suivantes du groupe symétrique. Sur le plan géométrique, le groupe symétrique engendré par les transpositions élémentaires est l’exemple canonique des groupes de réflexions finis, également appelés groupes de Coxeter. Sur le plan monoïdal, ces même transpositions élémentaires deviennent les opérateurs du tri par bulles et engendrent le monoïde de 0-Hecke, dont l’algèbre est la spécialisation à q=0 de la q-déformation du groupe symétrique introduite par Iwahori. Cette thèse se consacre à deux autres généralisations des permutations. Dans la première partie de cette thèse, nous nous concentrons sur les matrices de permutations partielles, en d’autres termes les placements de tours ne s’attaquant pas deux à deux sur un échiquier carré. Ces placements de tours engendrent le monoïde de placements de tours, une généralisation du groupe symétrique. Dans cette thèse nous introduisons et étudions le 0-monoïde de placements de tours comme une généralisation du monoïde de 0-Hecke. Son algèbre est la dégénérescence à q=0 de la q-déformation du monoïde de placements de tours introduite par Solomon. On étudie par la suite les propriétés monoïdales fondamentales du 0-monoïde de placements de tours (ordres de Green, propriété de treillis du R-ordre, J-trivialité) ce qui nous permet de décrire sa théorie des représentations (modules simples et projectifs, projectivité sur le monoïde de 0-Hecke, restriction et induction le long d’une fonction d’inclusion).Les monoïdes de placements de tours sont en fait l’instance en type A de la famille des monoïdes de Renner, définis comme les complétés des groupes de Weyl (c’est-à-dire les groupes de Coxeter cristallographiques) pour la topologie de Zariski. Dès lors, dans la seconde partie de la thèse nous étendons nos résultats du type A afin de définir les monoïdes de 0-Renner en type B et D et d’en donner une présentation. Ceci nous conduit également à une présentation des monoïdes de Renner en type B et D, corrigeant ainsi une présentation erronée se trouvant dans la littérature depuis une dizaine d’années. Par la suite, nous étudions comme en type A les propriétés monoïdales de ces nouveaux monoïdes de 0-Renner de type B et D : ils restent J-triviaux, mais leur R-ordre n’est plus un treillis. Cela ne nous empêche pas d’étudier leur théorie des représentations, ainsi que la restriction des modules projectifs sur le monoïde de 0-Hecke qui leur est associé. Enfin, la dernière partie de la thèse traite de différentes généralisations des permutations. Dans une récente séries d’articles, Châtel, Pilaud et Pons revisitent la combinatoire algébrique des permutations (ordre faible, algèbre de Hopf de Malvenuto-Reutenauer) en terme de combinatoire sur les ordres partiels sur les entiers. Cette perspective englobe également la combinatoire des quotients de l’ordre faible tels les arbres binaires, les séquences binaires, et de façon plus générale les récents permutarbres de Pilaud et Pons. Nous généralisons alors l’ordre faibles aux éléments des groupes de Weyl. Ceci nous conduit à décrire un ordre sur les sommets des permutaèdres, associaèdres généralisés et cubes dans le même cadre unifié. Ces résultats se basent sur de subtiles propriétés des sommes de racines dans les groupes de Weyl qui s’avèrent ne pas fonctionner pour les groupes de Coxeter qui ne sont pas cristallographiques
Algebraic combinatorics is the research field that uses combinatorial methods and algorithms to study algebraic computation, and applies algebraic tools to combinatorial problems. One of the central topics of algebraic combinatorics is the study of permutations, interpreted in many different ways (as bijections, permutation matrices, words over integers, total orders on integers, vertices of the permutahedron…). This rich diversity of perspectives leads to the following generalizations of the symmetric group. On the geometric side, the symmetric group generated by simple transpositions is the canonical example of finite reflection groups, also called Coxeter groups. On the monoidal side, the simple transpositions become bubble sort operators that generate the 0-Hecke monoid, whose algebra is the specialization at q=0 of Iwahori’s q-deformation of the symmetric group. This thesis deals with two further generalizations of permutations. In the first part of this thesis, we first focus on partial permutations matrices, that is placements of pairwise non attacking rooks on a n by n chessboard, simply called rooks. Rooks generate the rook monoid, a generalization of the symmetric group. In this thesis we introduce and study the 0-Rook monoid, a generalization of the 0-Hecke monoid. Its algebra is a proper degeneracy at q = 0 of the q-deformed rook monoid of Solomon. We study fundamental monoidal properties of the 0-rook monoid (Green orders, lattice property of the R-order, J-triviality) which allow us to describe its representation theory (simple and projective modules, projectivity on the 0-Hecke monoid, restriction and induction along an inclusion map).Rook monoids are actually type A instances of the family of Renner monoids, which are completions of the Weyl groups (crystallographic Coxeter groups) for Zariski’s topology. In the second part of this thesis we extend our type A results to define and give a presentation of 0-Renner monoids in type B and D. This also leads to a presentation of the Renner monoids of type B and D, correcting a misleading presentation that appeared earlier in the litterature. As in type A we study the monoidal properties of the 0-Renner monoids of type B and D : they are still J-trivial but their R-order are not lattices anymore. We study nonetheless their representation theory and the restriction of projective modules over the corresponding 0-Hecke monoids. The third part of this thesis deals with different generalizations of permutations. In a recent series of papers, Châtel, Pilaud and Pons revisit the algebraic combinatorics of permutations (weak order, Malvenuto-Reutenauer Hopf algebra) in terms of the combinatorics of integer posets. This perspective encompasses as well the combinatorics of quotients of the weak order such as binary trees, binary sequences, and more generally the recent permutrees of Pilaud and Pons. We generalize the weak order on the elements of the Weyl groups. This enables us to describe the order on vertices of the permutahedra, generalized associahedra and cubes in the same unified context. These results are based on subtle properties of sums of roots in Weyl groups, and actually fail for non-crystallographic Coxeter groups

On suppose que S=Sg,n est un surface connexe orientable de type topologique fini, de genre g≥3 et n≥0 épointements. Dans les chapitres 1 et 2 on décrit l'ensemble principal d'une surface et prouve que en utilisant expansions rigides itérés, on peut créer suites croissantes d'ensembles finis qui sa réunion est le complexe des courbes de la surface C(S). Dans le 3ème chapitre on introduit l'ensemble rigide X(S) de Aramayona et Leininger et l'utilise pour montrer que la suite des chapitres précédents est eventuellement une suite d'ensembles rigides. On utilise cela pour prouver que si Si=Sgi,ni pour i=1,2 sont surfaces telles que k(S1)≥k(S2) et g1≥3, toute application qui préserve les arêtes de C(S1) dans C(S2) est induite par un homéomorphisme. Ceci est utilisé pour montrer un résultat similaire pour les homomorphismes de sous-groupes de Mod*(S1) dans Mod*(S2). Dans le 4ème chapitre on utilise les résultats précédents pour prouver que l'unique façon d'obtenir une application qui préserve les arêtes et qui est alternante du graphe de Hatcher-Thurston de S1, HT(S1), dans soi de S2, HT(S2) est en utilisant un homéomorphisme de S1 et puis piquer la surface n fois pour obtenir S2. Ceci implique que toute application qui préserve les arêtes et qui est alternante de HT(S) dans soi même et aussi tous les automorphismes de HT(S), sont induits par homéomorphismes. Dans le 5ème chapitre on montre que toute application super-injective du graphe des courbes qui ne sépare pas et courbes extérieures de S1, NO(S1), dans soi de S2, NO(S2), est induite par un homéomorphisme. Finalement, dans les conclusions on discute la signifiance des résultats et les façons possibles d'étendre leur
Suppose S = Sg,n is an orientable connected surface of finite topological type, with genus g ≥ 3 and n ≥ 0 punctures. In the first two chapters we describe the principal set of a surface, and prove that through iterated rigid expansions we can create an increasing sequence of finite sets whose union in the curve complex of the surface C(S). In the third chapter we introduced Aramayona and Leininger's finite rigid set X(S) and use it to prove that the increasing sequence of the previous two chapters becomes an increasing sequence of finite rigid sets after, at most, the fifth iterated rigid expansion. We use this to prove that given S1 = Sg1,n1 and S2 = Sg2,n2 surfaces such that k(S1) ≥ k(S2) and g1 ≥ 3, any edge-preserving map from C(S1) to C(S2) is induced by a homeomorphism from S1 to S2. This is later used to prove a similar statement using homomorphisms from certain subgroups of Mod*(S1) to Mod*(S2). In the fourth chapter we use the previous results to prove that the only way to obtain an edge-preserving and alternating map from the Hatcher-Thurston graph of S1 = Sg,0, HT(S1), to the Hatcher-Thurston graph of S2 = Sg,n, HT(S2), is using a homeomorphism of S1 and then make n punctures to the surface to obtain S2. As a consequence, any edge-preserving and alternating self-map of HT(S) as well as any automorphism is induced by a homeomorphism. In the fifth chapter we prove that any superinjective map from the nonseparating and outer curve graph of S1, NO(S1), to that of S2, NO(S2), is induced by a homeomorphism assuming the same conditions as in the previous chapters. Finally, in the conclusions we discuss the meaning of these results and possible ways to expand them