Дисертації: "Géométrie riemannienne et barycentrique"

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Maignant, Elodie. "Plongements barycentriques pour l'apprentissage géométrique de variétés : application aux formes et graphes." Electronic Thesis or Diss., Université Côte d'Azur, 2023. http://www.theses.fr/2023COAZ4096.

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Анотація:

Une image obtenue par IRM, c'est plus de 60 000 pixels. La plus grosse protéine connue chez l'être humain est constituée d'environ 30 000 acides aminés. On parle de données en grande dimension. En réalité, la plupart des données en grande dimension ne le sont qu'en apparence. Par exemple, de toutes les images que l'on pourrait générer aléatoirement en coloriant 256 x 256 pixels, seule une infime proportion ressemblerait à l'image IRM d'un cerveau humain. C'est ce qu'on appelle la dimension intrinsèque des données. En grande dimension, apprentissage rime donc souvent avec réduction de dimension. Il existe de nombreuses méthodes de réduction de dimension, les plus récentes pouvant être classées selon deux approches.Une première approche, connue sous le nom d'apprentissage de variétés (manifold learning) ou réduction de dimension non linéaire, part du constat que certaines lois physiques derrière les données que l'on observe ne sont pas linéaires. Ainsi, espérer expliquer la dimension intrinsèque des données par un modèle linéaire est donc parfois irréaliste. Au lieu de cela, les méthodes qui relèvent du manifold learning supposent un modèle localement linéaire.D'autre part, avec l'émergence du domaine de l'analyse statistique de formes, il y eu une prise de conscience que de nombreuses données sont naturellement invariantes à certaines symétries (rotations, permutations, reparamétrisations...), invariances qui se reflètent directement sur la dimension intrinsèque des données. Ces invariances, la géométrie euclidienne ne peut pas les retranscrire fidèlement. Ainsi, on observe un intérêt croissant pour la modélisation des données par des structures plus fines telles que les variétés riemanniennes. Une deuxième approche en réduction de dimension consiste donc à généraliser les méthodes existantes à des données à valeurs dans des espaces non-euclidiens. On parle alors d'apprentissage géométrique. Jusqu'à présent, la plupart des travaux en apprentissage géométrique se sont focalisés sur l'analyse en composantes principales.Dans la perspective de proposer une approche qui combine à la fois apprentissage géométrique et manifold learning, nous nous sommes intéressés à la méthode appelée locally linear embedding, qui a la particularité de reposer sur la notion de barycentre, notion a priori définie dans les espaces euclidiens mais qui se généralise aux variétés riemanniennes. C'est d'ailleurs sur cette même notion que repose une autre méthode appelée barycentric subspace analysis, et qui fait justement partie des méthodes qui généralisent l'analyse en composantes principales aux variétés riemanniennes. Ici, nous introduisons la notion nouvelle de plongement barycentrique, qui regroupe les deux méthodes. Essentiellement, cette notion englobe un ensemble de méthodes dont la structure rappelle celle des méthodes de réduction de dimension linéaires et non linéaires, mais où le modèle (localement) linéaire est remplacé par un modèle barycentrique -- affine.Le cœur de notre travail consiste en l'analyse de ces méthodes, tant sur le plan théorique que pratique. Du côté des applications, nous nous intéressons à deux exemples importants en apprentissage géométrique : les formes et les graphes. En particulier, on démontre que par rapport aux méthodes standard de réduction de dimension en analyse statistique des graphes, les plongements barycentriques se distinguent par leur meilleure interprétabilité. En plus des questions pratiques liées à l'implémentation, chacun de ces exemples soulève ses propres questions théoriques, principalement autour de la géométrie des espaces quotients. Parallèlement, nous nous attachons à caractériser géométriquement les plongements localement barycentriques, qui généralisent la projection calculée par locally linear embedding. Enfin, de nouveaux algorithmes d'apprentissage géométrique, novateurs dans leur approche, complètent ce travail
An MRI image has over 60,000 pixels. The largest known human protein consists of around 30,000 amino acids. We call such data high-dimensional. In practice, most high-dimensional data is high-dimensional only artificially. For example, of all the images that could be randomly generated by coloring 256 x 256 pixels, only a very small subset would resemble an MRI image of a human brain. This is known as the intrinsic dimension of such data. Therefore, learning high-dimensional data is often synonymous with dimensionality reduction. There are numerous methods for reducing the dimension of a dataset, the most recent of which can be classified according to two approaches.A first approach known as manifold learning or non-linear dimensionality reduction is based on the observation that some of the physical laws behind the data we observe are non-linear. In this case, trying to explain the intrinsic dimension of a dataset with a linear model is sometimes unrealistic. Instead, manifold learning methods assume a locally linear model.Moreover, with the emergence of statistical shape analysis, there has been a growing awareness that many types of data are naturally invariant to certain symmetries (rotations, reparametrizations, permutations...). Such properties are directly mirrored in the intrinsic dimension of such data. These invariances cannot be faithfully transcribed by Euclidean geometry. There is therefore a growing interest in modeling such data using finer structures such as Riemannian manifolds. A second recent approach to dimension reduction consists then in generalizing existing methods to non-Euclidean data. This is known as geometric learning.In order to combine both geometric learning and manifold learning, we investigated the method called locally linear embedding, which has the specificity of being based on the notion of barycenter, a notion a priori defined in Euclidean spaces but which generalizes to Riemannian manifolds. In fact, the method called barycentric subspace analysis, which is one of those generalizing principal component analysis to Riemannian manifolds, is based on this notion as well. Here we rephrase both methods under the new notion of barycentric embeddings. Essentially, barycentric embeddings inherit the structure of most linear and non-linear dimension reduction methods, but rely on a (locally) barycentric -- affine -- model rather than a linear one.The core of our work lies in the analysis of these methods, both on a theoretical and practical level. In particular, we address the application of barycentric embeddings to two important examples in geometric learning: shapes and graphs. In addition to practical implementation issues, each of these examples raises its own theoretical questions, mostly related to the geometry of quotient spaces. In particular, we highlight that compared to standard dimension reduction methods in graph analysis, barycentric embeddings stand out for their better interpretability. In parallel with these examples, we characterize the geometry of locally barycentric embeddings, which generalize the projection computed by locally linear embedding. Finally, algorithms for geometric manifold learning, novel in their approach, complete this work

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Niang, Athoumane. "Sur quelques problèmes en géométrie équiaffine et en géométrie semi-riemannienne." Montpellier 2, 2005. http://www.theses.fr/2005MON20043.

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Charuel, Xavier. "Courbes et hypersurfaces nulles en géométrie pseudo-Riemannienne." Nancy 1, 2003. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/SCD_T_2003_0005_CHARUEL.pdf.

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Анотація:

Cette thèse a pour objet l'étude des sous-variétés "dégénérées" (ou "nulles") des variétés pseudo-riemanniennes, pour lesquelles la restriction de la structure pseudo-riemannienne de la variété ambiante dégénère sur la sous-variété. La première partie a pour but la construction d'un repère de Frénet généralisé pour les variétés pseudo-riemanniennes. Dans un second temps, nous généralisons cette construction à d'autres situations voisines, telles que les variétés symplectiques, ou encore les variétés pseudo-kählériennes. Enfin, la troisième partie est consacrée à l'étude des hypersurfaces dégénérées, totalement géodésiques, des variétés pseudo-riemanniennes. Nous dégageons des invariants relatifs de la structure induite sur l'hypersurface, et utilisons ces invariants pour batir des systèmes de coordonnées adaptés à la géométrie de l'hypersurface
In this thesis, we study "degenerate" (or "null") submanifolds of pseudo-riemannian manifolds, for which the restriction of the pseudo-riemannian structure of the ambiant manifold degenerate on the submanifold. In the first part, we build a generalized Frénet 's frame in pseudo-riemannian manifolds. In the second part, we generalize our construction to other situations, such as symplectic manifolds, or pseudo-kaehlerian manifolds. Finally, in the last part of this thesis, we study totally geodesic degenerate hypersurfaces in pseudo-riemannian manifolds. We find invariants relative to the induced structure on the hypersurface, and use them to build local coordinate systems adapted to the geometry of the hypersurface

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Charlot, Grégoire. "Géométrie sous-riemannienne de contact et de quasi-contact." Dijon, 2001. http://www.theses.fr/2001DIJOS030.

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Анотація:

L'objet principal de cette thèse est l'étude locale de structures sous-riemanniennes : étude des petites sphères, du front d'onde, du lieu conjugué et du lieu de coupure. La première partie de cette thèse concerne les structures sous-riemanniennes de quasi-contact. On construit tout d'abord, dans le cas de quasi-contact générique de dimension quelconque, des coordonnées normales, un champ de bases orthonormées canonique et une famille de champs de tenseurs qui sont les analogues d'objets riemanniens classiques. On étudie ensuite, dans le cas de la dimension quatre, l'application exponentielle et nous présentons sa singularité locale qui est un arrangement de singularités lagrangiennes classiques. La seconde partie, en collaboration avec A. Agrachev, J. -P. Gauthier et V. Zakalyukin, traite du cas de contact en dimension trois. La première partie de l'article consiste en la mise en évidence de modules à l'origine des caustiques génériques, dont le premier a une interprétation géométrique simple. La deuxième partie de l'article montre au contraire un résultat de stabilité. Si on considère le front d'onde étendu, où le temps est reparamétré d'une certaine façon, on obtient un objet de dimension trois qui a à nouveau une structure naturelle de front d'onde. La projection de ses singularités n'est autre que le lieu conjugué. On montre que ce grand front d'onde est Legendre-stable.

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Humbert, Emmanuel. "Inégalités optimales de types Nash et Sobolev en géométrie riemannienne." Paris 6, 2000. http://www.theses.fr/2000PA066218.

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Roth, Julien. "Rigidité des hypersurfaces en géométrie riemannienne et spinorielle : Aspect extrinsèque et intrinsèque." Phd thesis, Université Henri Poincaré - Nancy I, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00120756.

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Анотація:

La principale motivation de cette thèse est de mettre en relation les aspects extrinsèque et intrinsèque des hypersurfaces d'espaces modèles au moyen de résultats de rigidité. Dans un premier temps, nous donnons des résultats de pincment pour des minorations du rayon extrinsèqueen fonction des r-courbures moyennes dans les trois espaces modèles. Nous obtenons ensuite des résultats de pincement comparables pour des majorations de la première valeur propre du laplacien dans l'espace euclidien, ce qui nous permet d'obtenir des résultats concernant les hypersurfaces presque Einstein. Dans un second temps, nous donnons une caractérisation spinorielle des surfaces dans les 3-variétés homogènes à groupe d'isométries de dimension 4.

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Janin, Gabriel. "Contrôle optimal et applications au transfert d'orbite et à la géométrie presque-riemannienne." Phd thesis, Université de Bourgogne, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00633197.

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Анотація:

Cette thèse porte sur l'application de techniques de contrôle optimal et de contrôle géométriques au problème de transfert d'orbite de satellite et à la géométrie presque-riemannienne. Dans ces cas, le principe du maximum de Pontryagin permet d'étudier le flot extrémal pour des systèmes de contrôle affines.Dans le cas d'un satellite à faible poussée, la technique de moyennation permet d'approcher les trajectoires du système réel. La moyennation est explicite dans le cas de la minimisation de l'énergie et fait apparaître dans certains cas des problèmes presque-riemanniens. L'étude géométrique de tels problèmes est généralisée par l'étude de métriques sur la deux-sphère de révolution. On peut ainsi classifier les situations selon la transcendance des solutions et discuter l'optimalité selon la nature des lieux de coupure et de conjugaison.L'étude du problème moyenné du transfert orbital et de situations génériques sur la sphère de révolution est motivée par l'approche homotopique de résolution numérique du problème de transfert pour d'autres fonctions de coût. La méthode de continuation couplée à celle de tir simple est utilisée pour résoudre un problème de transfert à forte poussée à consommation minimale de carburant.Les outils géométriques sont aussi utilisés afin d'étudier la situation locale dans un voisinage des points de tangence en géométrie presque-riemannienne en dimension deux. On calcule pour les approximations nilpotente et d'ordre zéro le front d'onde, les sphères de petits rayons et les lieux de coupure et de conjugaison.

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Francoeur, Dominik. "Géométrie de Cartan et pré-géodésiques de type lumière." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2014. http://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/5297.

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Анотація:

Après un survol de la théorie des géométries de Klein, nous présentons les rudiments de la géométrie de Cartan, qui généralise celle de Klein de la même manière que la géométrie riemannienne généralise la géométrie euclidienne. Ensuite, nous présentons la correspondance entre les géométries pseudo-riemanniennes et les géométries de Cartan sans torsion modélisées sur l'espace pseudo-euclidien. Nous utilisons cette correspondance pour montrer dans le langage de la géométrie de Cartan que les pré-géodésiques de type lumière d'une variété pseudo-riemannienne sont les mêmes pour toutes les métriques pseudo-riemanniennes dans la même classe d'équivalence conforme. Enfin, nous obtenons une seconde preuve de ce résultat, cette fois-ci en utilisant la correspondance entre les géométries conformes et les géométries de Cartan normales modélisées sur l'univers d'Einstein.

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Arguillere, Sylvain. "Géométrie sous-riemannienne en dimension infinie et applications à l'analyse mathématique des formes." Thesis, Paris 6, 2014. http://www.theses.fr/2014PA066144/document.

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Анотація:

Cette thèse est dédiée à l’étude de la géométrie sous-riemannienne en dimension infinie, et à ses applications à l’analyse des déformations par difféomorphismes. La première partie du manuscrit est un résumé détaillé des travaux effectués. La seconde compile les articles rédigés pendant ces trois dernières années. On étend d’abord à la dimension infinie le cadre de la géométrie sous-riemannienne classique, en établissant notamment des conditions assurant l’existence d’un flot géodésique. Puis, on applique ces résultats aux structures sous-riemanniennes fortes et invariantes à droite sur le groupe des difféomorphismes d’une variété. On définit ensuite rigoureusement les espaces de formes, notion jusqu’alors assez vague dans la littérature. Il s’agit de variétés de Banach sur lesquelles un groupe de difféomorphismes a une action satisfaisant certaines propriétés. On construit alors diverses structures sous-riemanniennes sur ces espaces de formes grâce à cette action. Enfin, on ajoute des contraintes aux déformations possibles et on formule les problèmes d’analyse de formes dans un cadre relevant de la théorie du contrôle optimal en dimension infinie. On démontre un principe du maximum de type Pontryagin adapté à ce contexte, permettant d’établir les équations géodésiques contraintes. Des algorithmes pour la recherche de déformations optimales sont ensuite développés et appuyés par des simulations numériques dans le chapitre 7. Ils unifient et étendent des méthodes précédemment établies pour l’analyse de formes dans le domaine de l’image
This manuscript is dedicated to the study of infinite dimensional sub-Riemannian geometry and its applications to shape analysis using dieomorphic deformations. The first part is a detailed summary of our work, while the second part combines the articles we wrote during the last three years. We first extend the framework of sub- Riemannian geometry to infinite dimensions, establishing conditions that ensure the existence of a Hamiltonian geodesic flow. We then apply these results to strong right- invariant sub-Riemannian structures on the group of diffeomorphisms of a manifold. We then define rigorously the abstract concept shape spaces. A shape space is a Banach manifold on which the group of diffeomorphisms of a manifold acts in a way that satisfy certain properties. We then define several sub-Riemannian structures on these shape spaces using this action, and study these. Finally, we add constraints to the possible deformations, and formulate shape analysis problems in an infinite dimensional control theoritic framework. We prove a Pontryagin maximum principle adapted to this context, establishing the constrained geodesic equations. Algorithms for fin- ding optimal deformations are then developped, supported by numerical simulations. These algorithms extend and unify previously established methods in shape analysis

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Choné, Philippe. "Étude de quelques problèmes variationnels intervenant en géométrie riemannienne et en économie mathématique." Toulouse 1, 1999. http://www.theses.fr/1999TOU10020.

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Dans la première partie de cette thèse, nous prouvons une version faible de la conjecture suivante, formulée en 1983 par Hildebrandt : en dimension 2, les applications qui sont points critiques d'une fonctionnelle invariante par difféomorphisme conforme sont régulières. Nous montrons la régularité de telles applications, pourvu qu'elles soient a priori bornées. Ce résultat étend le théorème de F. Helein sur la régularité des applications harmoniques à valeurs dans une variété riemannienne compacte sans bord. Les problèmes variationnels étudiés dans la seconde partie sont motivés par des questions économiques. Ils consistent en la maximisation de certaines fonctionnelles sur le cône des fonctions convexes. Nous donnons une condition suffisante pour que la contrainte de convexité soit active. Cette condition, qui fait notamment intervenir la géométrie du domaine, est vérifiée dans des situations très courantes en économie. Typiquement en dimension 2, il existe une région où le rang de la hessienne de la solution est 1. Nous écrivons les équations d'Euler du problème en faisant intervenir des opérateurs dits de "balayage". Nous expliquons comment utiliser les conditions de balayage pour construire la solution du problème. Cette construction nécessite toutefois une certaine connaissance préalable de la forme de la solution. Ceci nous conduit à étudier le problème de l'approximation numérique de la solution : toute la difficulté consiste à déterminer les directions dans lesquelles la contrainte de convexité est saturée. Nous explorons diverses méthodes d'éléments finis et montrons que les plus simples d'entre elles se heurtent à une obstruction théorique sérieuse
In the first part of this thesis, we consider a critical point u of a conformally invariant functional on a two-dimensional domain. We show that if u is a priori assumed to be bounded, then u is smooth up to the boundary of the domain. As an application, we establish a regularity result for weak solutions to the equation of surfaces of prescribed mean curvature in a three dimensional compact Riemannian manifold. The variational problems studied in the second part are motivated by economic issues, namely non-linear pricing by a monopolist or a duopolist. The problem consists in maximizing a functional over the cone of convex functions. We give a sufficient condition for the convexity constraint to be active. This condition does hold in many common situations in economics. Typically, in a two-dimensional problem, there exists an area where the rank of the hessian of the solution is 1. We write the Euler equation of the problem and derive the + sweeping conditions. We explain how to use these conditions to compute the solution. This method, however, requires some prior knowledge of the solution. We therefore study the numerical approximation of the problem. We show how to apply some simple finite-elements methods to the problem. There is, however, a strong theoretical obstruction to the convergence of these methods (in dimension greater than 2). Finally we consider duopoly models that involve non-concave and non-coercive functionals. We study best reply maps and Nash equilibria in these models

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Gris, Barbara. "Approche modulaire sur les espaces de formes, géométrie sous-riemannienne et anatomie computationnelle." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLN069/document.

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Анотація:

Dans cette thèse, nous développons un nouveau modèle de déformation pour étudier les formes. Les déformations, et les difféomorphismes en particulier, jouent un rôle fondamental dans l'étude statistique de formes, comme un moyen de mesurer et d'interpréter les différences entre des objets similaires. Les difféomorphismes résultent généralement d'une intégration d'un flot régulier de champs de vitesses, dont les paramètres n'ont jamais encore vraiment permis de contrôler localement les déformations. Nous proposons un nouveau modèle dans lequel les champs de vitesses sont construits grâce à la combinaison de quelques champs de vecteurs locaux et interprétables. Ces champs de vecteurs sont générés à l'aide d'une structure que nous appelons module de déformation. Un module de déformation génère un champ de vecteurs d'un type particulier (e.g. homothétie) choisi à l'avance: cela permet d'incorporer des contraintes dans le modèle de déformation. Ces contraintes peuvent correspondre à un savoir que l'on a sur les formes étudiées, ou à un point de vue à partir duquel on veut étudier ces formes. Dans un premier chapitre nous définissons les modules de déformation et nous en donnons des exemples variés. Nous expliquons également comment construire facilement un module de déformation adapté à des contraintes complexes en combinant des modules de déformations simples. Ensuite nous construisons des grandes déformations modulaires en tant que flot de champs de vecteurs générés par un module de déformation. Les champs de vecteurs générés par un module de déformation sont paramétrés par deux variables : une géométrique (descripteur géométrique) et une de contrôle. Nous associons également un coût à chaque couple de descripteur géométrique et de contrôle. Dans un deuxième chapitre nous expliquons comment utiliser un module de déformation donné pour étudier des formes. Nous construisons tout d'abord une structure sous-Riemannienne sur l'espace défini comme le produit de l'espace de formes et de celui des descripteurs géométriques. La métrique sous-Riemannienne vient du coût choisi : nous munissons le nouvel espace d'une métrique choisie, qui en générale n'est pas le pull-back d'une métrique sur les champs de vecteurs mais tient compte la manière dont les champs de vecteurs sont construits à partir des contraintes. Grâce à cette structure nous définissons une distance sous-Riemannienne et nous montrons l'existence des géodésiques (trajectoires dont la longueur vaut la distance entre les points de départ et d'arrivée). L'étude des géodésiques se ramène à un problème de contrôle optimal, elles peuvent être obtenues grâce à un formalisme Hamiltonien. En particulier nous montrons qu'elles peuvent être paramétrées par une variable initiale, le moment. Après cela nous présentons les grandes déformations modulaires optimales transportant une forme source sur une forme cible. Nous définissons également l'atlas modulaire d'une population de formes par la donnée d'une forme moyenne et d'une grande déformation modulaire par forme. Dans la discussion nous étudions un modèle alternatif dans lequel les géodésiques sont paramétrées en dimension plus petite. Dans un troisième chapitre nous présentons l'algorithme implémenté pour obtenir les grandes déformations ainsi que la descente de gradient estimant les atlas. Dans un dernier chapitre nous présentons plusieurs exemples numériques grâce auxquels nous étudions certains aspects de notre modèle. En particulier nous montrons que le choix du module de déformation utilisé influence la forme moyenne, et que choisir un module de déformation adapté permet d'effectuer simultanément des recalages rigides et non linéaires. Dans le dernier exemple nous étudions des formes sans a priori, nous utilisons donc un module correspondant à des contraintes faibles et nous montrons que l'atlas obtenu est toujours intéressant
This thesis is dedicated to the development of a new deformation model to study shapes. Deformations, and diffeormophisms in particular, have played a tremendous role in the field of statistical shape analysis, as a proxy to measure and interpret differences between similar objects but with different shapes. Diffeomorphisms usually result from the integration of a flow of regular velocity fields, whose parameters have not enabled so far a full control of the local behaviour of the deformation. We propose a new model in which velocity fields are built on the combination of a few local and interpretable vector fields. These vector fields are generated thanks to a structure which we name deformation module. Deformation modules generate vector fields of a particular type (e.g. a scaling) chosen in advance: they allow to incorporate a constraint in the deformation model. These constraints can correspond either to an additional knowledge one would have on the shapes under study, or to a point of view from which one would want to study these shapes. In a first chapter we introduce this notion of deformation module and we give several examples to show how diverse they can be. We also explain how one can easily build complex deformation modules adapted to complex constraints by combining simple deformation modules. Then we introduce the construction of modular large deformations as flow of vector fields generated by a deformation module. Vector fields generated by a deformation module are parametrized by two variables: a geometrical one named geometrical descriptor and a control one. We build large deformations so that the geometrical descriptor follows the deformation of the ambient space. Then defining a modular large deformation corresponds to defining an initial geometrical descriptor and a trajectory of controls. We also associate a notion of cost for each couple of geometrical descriptor and control. In a second chapter we explain how we can use a given deformation module to study data shapes. We first build a sub-Riemannian structure on the space defined as the product of the data shape space and the space of geometrical descriptors. The sub-Riemannian metric comes from the chosen cost: we equip the new (shape) space with a chosen metric, which is not in general the pull-back of a metric on vector fields but takes into account the way vector fields are built with the chosen constraints. Thanks to this structure we define a sub-Riemannian distance on this new space and we show the existence, under some mild assumptions, of geodesics (trajectories whose length equals the distance between the starting and ending points). The study of geodesics amounts to an optimal control problem, and they can be estimated thanks to an Hamiltonian framework: in particular we show that they can be parametrized by an initial variable named momentum. Afterwards we introduce optimal modular large deformations transporting a source shape into a target shape. We also define the modular atlas of a population of shapes which is made of a mean shape, and one modular large deformation per shape. In the discussion we study an alternative model where geodesics are parametrized in lower dimension. In a third chapter we present the algorithm that was implemented in order to compute these modular large deformations and the gradient descent to estimate the optimal ones as well as mean shapes. In a last chapter we introduce several numerical examples thanks to which we study specific aspects of our model. In particular we show that the choice of the used deformation module influences the form of the estimated mean shape, and that by choosing an adapted deformation module we are able to perform in a satisfying and robust way simultaneously rigid and non linear registration. In the last example we study shapes without any prior knowledge, then we use a module corresponding to weak constraints and we show that the atlas computation still gives interesting results

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Andreadis, Ioannis, and Fernand Pelletier. "Contribution à l'étude des singularités en géométrie symplectique et pseudo-riemannienne en dimension infinie." Chambéry, 1995. http://www.theses.fr/1995CHAMS002.

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On construit une stratification naturelle sur les composantes connexes du fibre banachique des 2-formes antisymetriques (resp. Symetriques) fredholmiennes sur une variete hilbertienne. Les sections transverses a cette stratification sont en consequence classifiees. La donnee d'une telle section transverse aux strates paires (resp. Quelconques) de cette stratification definit une structure symplectique (resp. Pseudo-riemannienne) fredholmienne stratifiee. Ces structures apparaissent generiquement lorsqu'on se restreint a une sousvariete de contraintes de codimension finie paire (resp. Quelconque) dans une variete symplectique (resp. Pseudo-riemannienne) hilbertienne. Dans ce contexte, on etudie les proprietes du lieu critique de la 2-forme (resp. Pseudo-metrique) induite, c. A. D. Sur lequel son noyau n'est pas nul. On prouve que les 1-formes qui possedent un champ dual via le morphisme de dualite associe a la 2-forme (resp. Pseudo-metrique) precedente sont exactement celles qui annulent son noyau en chaque point de la partie lisse de son lieu critique. Ces 1-formes, dites pfaffiennes admissibles, se prolongent differentiablement a des 1-formes sur la variete symplectique (resp. Pseudo-riemannienne) ambiante dont le champ symplectique (resp gradient-pfaffien) est tangent a la sous variete de contraintes. Nous decrivons alors les dynamiques qui sont compatibles avec les contraintes generiques imposees sur une variete symplectique (resp. Pseudo-riemannienne) hilbertienne. Nous montrons que la 2-forme de legendre definie par une metrique pseudo-riemannienne fredholmienne sur une variete hilbertienne n'est pas en general une 2-forme symplectique fredholmienne stratifiee sur le fibre tangent de cette variete. Neanmoins, nous caracterisons l'image de son morphisme de dualite. Enfin, nous etudions des proprietes topologiques des sections de fibres banachiques sur une variete hilbertienne, qui satisfont des conditions de transversalite a une stratification et la genericite de telles sections dans le cadre de la c#1-topologie fine

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Louis, Maxime. "Méthodes numériques et statistiques pour l'analyse de trajectoire dans un cadre de géométrie Riemannienne." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2019. http://www.theses.fr/2019SORUS570.

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Cette thèse porte sur l'élaboration d'outils de géométrie riemannienne et de leur application en vue de la modélisation longitudinale de sujets atteints de maladies neuro-dégénératives. Dans une première partie, nous prouvons la convergence d'un schéma numérique pour le transport parallèle. Ce schéma reste efficace tant que l'inverse de la métrique peut être calculé rapidement. Dans une deuxième partie, nous proposons l'apprentissage une variété et une métrique riemannienne. Après quelques résultats théoriques encourageants, nous proposons d'optimiser la modélisation de progression de sujets comme des géodésiques sur cette variété
This PhD proposes new Riemannian geometry tools for the analysis of longitudinal observations of neuro-degenerative subjects. First, we propose a numerical scheme to compute the parallel transport along geodesics. This scheme is efficient as long as the co-metric can be computed efficiently. Then, we tackle the issue of Riemannian manifold learning. We provide some minimal theoretical sanity checks to illustrate that the procedure of Riemannian metric estimation can be relevant. Then, we propose to learn a Riemannian manifold so as to model subject's progressions as geodesics on this manifold. This allows fast inference, extrapolation and classification of the subjects

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Pinoy, Alan. "Géométrie asymptotiquement hyperbolique complexe et contraintes de courbure." Thesis, Université de Montpellier (2022-….), 2022. http://www.theses.fr/2022UMONS024.

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Dans cette thèse, nous nous intéressons aux propriétés géométriques asymptotiques d'une classe de variétés kähleriennes complètes et non compactes, que l'on appelle variétés asymptotiquement localement hyperboliques complexes. On les nomme ainsi car leur géométrie locale à l'infini est modelée sur celle de l'espace hyperbolique complexe, au sens où leur courbure est asymptotique à la courbure de l'espace hyperbolique complexe.Nous montrons que sous des hypothèses naturelles de nature géométrique, cette condition de courbure assure l'existence d'une structure riche à l'infini similaire à celle de l'espace modèle : leur bord à l'infini est muni d'une structure de Cauchy-Riemann strictement pseudoconvexe
In this thesis, we investigate the asymptotic geometric properties a class of complete and non compact Kähler manifolds we call asymptotically locally complex hyperbolic manifolds.The local geometry at infinity of such a manifold is modeled on that of the complex hyperbolic space, in the sense that its curvature is asymptotic to that of the model space.Under natural geometric assumptions, we show that this constraint on the curvature ensures the existence of a rich geometry at infinity: we can endow it with a strictly pseudoconvex CR boundary at infinity

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Bouchard, Florent. "Géométrie et optimisation riemannienne pour la diagonalisation conjointe : application à la séparation de sources d'électroencéphalogrammes." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018GREAS030/document.

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La diagonalisation conjointe approximée d’un ensemble de matrices permet de résoudre le problème de séparation aveugle de sources et trouve de nombreuses applications, notamment pour l’électroencéphalographie, une technique de mesure de l’activité cérébrale.La diagonalisation conjointe se formule comme un problème d’optimisation avec trois composantes : le choix du critère à minimiser, la contrainte de non-dégénérescence de la solution et l’algorithme de résolution.Les approches existantes considèrent principalement deux critères, les moindres carrés et la log-vraissemblance.Elles sont spécifiques à une contrainte et se restreignent à un seul type d’algorithme de résolution.Dans ce travail de thèse, nous proposons de formuler le problème de diagonalisation conjointe selon un modèle géométrique, qui généralise les travaux précédents et permet de définir des critères inédits, notamment liés à la théorie de l’information.Nous proposons également d’exploiter l’optimisation riemannienne et nousdéfinissons un ensemble d’outils qui permet de faire varier les trois composantes indépendamment, créant ainsi de nouvelles méthodes et révélant l’influence des choix de modélisation.Des expériences numériques sur des données simulées et sur des enregistrements électroencéphalographiques montrent que notre approche par optimisation riemannienne donne des résultats compétitifs par rapport aux méthodes existantes.Elles indiquent aussi que les deux critères traditionnels ne sont pas les meilleurs dans toutes les situations
The approximate joint diagonalisation of a set of matrices allows the solution of the blind source separation problem and finds several applications, for instance in electroencephalography, a technique for measuring brain activity.The approximate joint diagonalisation is formulated as an optimization problem with three components: the choice of the criterion to be minimized, the non-degeneracy constraint on the solution and the solving algorithm.Existing approaches mainly consider two criteria, the least-squares and the log-likelihood.They are specific to a constraint and are limited to only one type of solving algorithms.In this thesis, we propose to formulate the approximate joint diagonalisation problem in a geometrical fashion, which generalizes previous works and allows the definition of new criteria, particularly those linked to information theory.We also propose to exploit Riemannian optimisation and we define tools that allow to have the three components varying independently, creating in this way new methods and revealing the influence of the choice of the model.Numerical experiments on simulated data as well as on electroencephalographic recordings show that our approach by means of Riemannian optimisation gives results that are competitive as compared to existing methods.They also indicate that the two traditional criteria do not perform best in all situations

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Gaye, Moussa. "Quelques problèmes d'analyse géométrique en géométrie quasi-Riemannienne et d'analyse de stabilité des systèmes à commutation linéaires." Palaiseau, Ecole polytechnique, 2014. http://www.theses.fr/2014EPXX0046.

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Kalunga, Emmanuel. "Vers des interfaces cérébrales adaptées aux utilisateurs : interaction robuste et apprentissage statistique basé sur la géométrie riemannienne." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLV041/document.

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Au cours des deux dernières décennies, l'intérêt porté aux interfaces cérébrales ou Brain Computer Interfaces (BCI) s’est considérablement accru, avec un nombre croissant de laboratoires de recherche travaillant sur le sujet. Depuis le projet Brain Computer Interface, où la BCI a été présentée à des fins de réadaptation et d'assistance, l'utilisation de la BCI a été étendue à d'autres applications telles que le neurofeedback et l’industrie du jeux vidéo. Ce progrès a été réalisé grâce à une meilleure compréhension de l'électroencéphalographie (EEG), une amélioration des systèmes d’enregistrement du EEG, et une augmentation de puissance de calcul.Malgré son potentiel, la technologie de la BCI n’est pas encore mature et ne peut être utilisé en dehors des laboratoires. Il y a un tas de défis qui doivent être surmontés avant que les systèmes BCI puissent être utilisés à leur plein potentiel. Ce travail porte sur des aspects importants de ces défis, à savoir la spécificité des systèmes BCI aux capacités physiques des utilisateurs, la robustesse de la représentation et de l'apprentissage du EEG, ainsi que la suffisance des données d’entrainement. L'objectif est de fournir un système BCI qui peut s’adapter aux utilisateurs en fonction de leurs capacités physiques et des variabilités dans les signaux du cerveau enregistrés.À ces fins, deux voies principales sont explorées : la première, qui peut être considérée comme un ajustement de haut niveau, est un changement de paradigmes BCI. Elle porte sur la création de nouveaux paradigmes qui peuvent augmenter les performances de la BCI, alléger l'inconfort de l'utilisation de ces systèmes, et s’adapter aux besoins des utilisateurs. La deuxième voie, considérée comme une solution de bas niveau, porte sur l’amélioration des techniques de traitement du signal et d’apprentissage statistique pour améliorer la qualité du signal EEG, la reconnaissance des formes, ainsi que la tache de classification.D'une part, une nouvelle méthodologie dans le contexte de la robotique d'assistance est définie : il s’agit d’une approche hybride où une interface physique est complémentée par une interface cérébrale pour une interaction homme-machine plus fluide. Ce système hybride utilise les capacités motrices résiduelles des utilisateurs et offre la BCI comme un choix optionnel : l'utilisateur choisit quand utiliser la BCI et peut alterner entre les interfaces cérébrales et musculaire selon le besoin.D'autre part, pour l’amélioration des techniques de traitement du signal et d'apprentissage statistique, ce travail utilise un cadre Riemannien. Un frein majeur dans le domaine de la BCI est la faible résolution spatiale du EEG. Ce problème est dû à l'effet de conductance des os du crâne qui agissent comme un filtre passe-bas non linéaire, en mélangeant les signaux de différentes sources du cerveau et réduisant ainsi le rapport signal-à-bruit. Par conséquent, les méthodes de filtrage spatial ont été développées ou adaptées. La plupart d'entre elles – à savoir la Common Spatial Pattern (CSP), la xDAWN et la Canonical Correlation Analysis (CCA) – sont basées sur des estimations de matrice de covariance. Les matrices de covariance sont essentielles dans la représentation d’information contenue dans le signal EEG et constituent un élément important dans leur classification. Dans la plupart des algorithmes d'apprentissage statistique existants, les matrices de covariance sont traitées comme des éléments de l'espace euclidien. Cependant, étant symétrique et défini positive (SDP), les matrices de covariance sont situées dans un espace courbe qui est identifié comme une variété riemannienne. Utiliser les matrices de covariance comme caractéristique pour la classification des signaux EEG, et les manipuler avec les outils fournis par la géométrie de Riemann, fournit un cadre solide pour la représentation et l'apprentissage du EEG
In the last two decades, interest in Brain-Computer Interfaces (BCI) has tremendously grown, with a number of research laboratories working on the topic. Since the Brain-Computer Interface Project of Vidal in 1973, where BCI was introduced for rehabilitative and assistive purposes, the use of BCI has been extended to more applications such as neurofeedback and entertainment. The credit of this progress should be granted to an improved understanding of electroencephalography (EEG), an improvement in its measurement techniques, and increased computational power.Despite the opportunities and potential of Brain-Computer Interface, the technology has yet to reach maturity and be used out of laboratories. There are several challenges that need to be addresses before BCI systems can be used to their full potential. This work examines in depth some of these challenges, namely the specificity of BCI systems to users physical abilities, the robustness of EEG representation and machine learning, and the adequacy of training data. The aim is to provide a BCI system that can adapt to individual users in terms of their physical abilities/disabilities, and variability in recorded brain signals.To this end, two main avenues are explored: the first, which can be regarded as a high-level adjustment, is a change in BCI paradigms. It is about creating new paradigms that increase their performance, ease the discomfort of using BCI systems, and adapt to the user’s needs. The second avenue, regarded as a low-level solution, is the refinement of signal processing and machine learning techniques to enhance the EEG signal quality, pattern recognition and classification.On the one hand, a new methodology in the context of assistive robotics is defined: it is a hybrid approach where a physical interface is complemented by a Brain-Computer Interface (BCI) for human machine interaction. This hybrid system makes use of users residual motor abilities and offers BCI as an optional choice: the user can choose when to rely on BCI and could alternate between the muscular- and brain-mediated interface at the appropriate time.On the other hand, for the refinement of signal processing and machine learning techniques, this work uses a Riemannian framework. A major limitation in this filed is the EEG poor spatial resolution. This limitation is due to the volume conductance effect, as the skull bones act as a non-linear low pass filter, mixing the brain source signals and thus reducing the signal-to-noise ratio. Consequently, spatial filtering methods have been developed or adapted. Most of them (i.e. Common Spatial Pattern, xDAWN, and Canonical Correlation Analysis) are based on covariance matrix estimations. The covariance matrices are key in the representation of information contained in the EEG signal and constitute an important feature in their classification. In most of the existing machine learning algorithms, covariance matrices are treated as elements of the Euclidean space. However, being Symmetric and Positive-Definite (SPD), covariance matrices lie on a curved space that is identified as a Riemannian manifold. Using covariance matrices as features for classification of EEG signals and handling them with the tools provided by Riemannian geometry provide a robust framework for EEG representation and learning

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Elmir, Chady. "Constante systolique et variétés plates." Phd thesis, Université Montpellier II - Sciences et Techniques du Languedoc, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00439914.

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Анотація:

Dans cette thèse on étudie la géométrie systolique des variétés de Bieberbach. La \emph{systole} d'une variété riemannienne compacte et non simplement connexe $(M^n,g)$ est l'infimum des longueurs des courbes fermées non contractiles; le \emph{rapport systolique} est le quotient $(\mathrm{systole})^n/\mathrm{volume}$. Un résultat fondamental de Gromov assure que si $M^n$ est essentielle, il existe une constante $c(M)$ strictement positive telle que, pour toute métrique $g$ sur $M^n$: $Vol(M,g) \geq c(M) Sys(M,g)^n$. Les surfaces compactes autres que $S^2$ sont essentielles, et le théorème de Gromov est une généralisation profonde des mêmes résultats pour le tore $T^2$ (C. Loewner), pour le plan projectif (M. Pu) et pour la bouteille de Klein (C. Bavard). Pour ces variétés la constante $c(M)$ est bien connu mais en dimension supérieure, on ne connait pratiquement rien en dehors de l'existence de cette constante. Nous nous intéressons aux variétés de Bieberbach de dimension 3, c'est à dire aux variétés compactes de dimension 3 qui portent une métrique riemannienne plate, qui ne sont pas des tores et démontrons que les métriques plates ne sont pas optimales pour le rapport systolique.

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Gicquaud, Romain. "Etude de quelques problèmes d'analyse et de géométrie sur les variétés asymptotiquement hyperboliques." Montpellier 2, 2009. http://www.theses.fr/2009MON20101.

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Анотація:

Cette thèse est divisée en deux parties. Dans une première partie, nous étudions la compactification des variétés asymptotiquement localement hyperboliques, c'est-à-dire des variétés riemanniennes non-compactes dont la courbure sectionnelle tend vers -1 à l'infini. Nous montrons comment le comportement asymptotique de la courbure et de ses dérivées covariantes influence la régularité de la métrique compactifiée. Dans le cas Einstein, nous montrons que le comportement asymptotique de la courbure contrôle celui de ses dérivées covariantes, nous énonçons une conjecture sur le comportement à l'infini de la courbure sectionnelle et nous donnons quelques pistes de démonstration. La seconde partie traite des équations de contrainte en relativité générale sur les variétés asymptotiquement hyperboliques. Tout d'abord, nous construisons des solutions de ces équations contenant des horizons apparents à l'aide de la méthode conforme, puis nous étudions le problème de leur stabilité par linéarisation. Nous démontrons en particulier que les données initiales correspondant aux espaces-temps vides sont stables par linéarisation dans un certain intervalle de poids. Pour des poids plus grands, nous montrons que ces équations deviennent instables
This thesis is divided in two parts. In the first part, we study the compactification of asymptotically locally hyperbolic manifolds, that is to say non-compact Riemannian manifolds whose sectional curvature tends to -1 at infinity. We show how the asymptotic behavior of the curvature and of its covariant derivatives influences the regularity of the compactified metric. In the Einstein case, we prove that the estimate on the sectional curvature implies the control of all covariant derivatives of the Riemann tensor, we give a conjecture on the behavior at infinity of the sectional curvature and give some demo tracks. The second part deals with the constraint equations in general relativity on an asymptotically hyperbolic manifold. First, we give a construction of solutions to these equations containing apparent horizons using the conformal method. Then we study the problem of their linearization-stability. We show in particular that initial data corresponding to empty space-times are linearization-stable in a certain range of weight. For larger weights, we show that these equations become unstable

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Schäfer, Lars. "Geometrie tt* et applications pluriharmoniques." Nancy 1, 2006. http://www.theses.fr/2006NAN10041.

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Анотація:

Dans cette thèse nous introduisons la notion de fibré tt* (E,D,S), de fibré tt* métrique (E,D,S,g) et de fibré tt* symplectique (E,D,S,omega) sur un fibré vectoriel E au-dessus d'une variété complexe, dans le langage de la géométrie différentielle réelle. Grâce à cette notion on obtient une correspondance entre des fibrés tt* métriques et des applications pluriharmoniques admissibles de (M,J) dans l'espace symétrique pseudo-Riemannien GL(r,R)/O(p,q), avec (p,q) la signature de la métrique g. En utilisant ce résultat on obtient dans le cas, où M est compact Kählérienne, un résultat de rigidité, puis un cas particulier du théorème de Lu. De plus, nous étudions des fibrés tt* sur le fibré tangent TM et caractérisons une classe spéciale qui contient les variétés spéciales complexes et les variétés nearly Kählériennes plates, et la sous-classe qui admet un fibré tt* métrique ou symplectique. En outre on analyse les fibrés tt* qui proviennent de variations de structures de Hodge (VHS) et de fibrés harmoniques. Pour les fibrés harmoniques, la correspondance permet de généraliser un résultat de Simpson. L'application pluriharmonique associée à une variété spécialement Kählérienne est reliée à l'application de Gauss duale, et celle associée à une VHS de poid impair est l'application de périodes. Si la structure complexe n'est pas intégrable, on doit généraliser la notion de pluriharmonicité. Hors la rigidité ces résultats sont généralisés au cas para-complexe
In this work we introduce the real differential geometric notion of a tt*-bundle (E,D,S), a metric tt*-bundle (E,D,S,g) and a symplectic tt*-bundle (E,D,S,omega) on an abstract vector bundle E over an almost complex manifold (M,J). With this notion we construct, generalizing Dubrovin, a correspondence between metric tt*-bundles over complex manifolds (M,J) and admissible pluriharmonic maps from (M,J) into the pseudo-Riemannian symmetric space GL(r,R)/O(p,q) where (p,q) is the signature of the metric g. Moreover, we show a rigidity result for tt*-bundles over compact Kähler manifolds and we obtain as application a special case of Lu's theorem. In addition we study solutions of tt*-bundles (TM,D,S) on the tangent bundle TM of (M,J) and characterize an interesting class of these solutions which contains special complex manifolds and flat nearly Kähler manifolds. We analyze which elements of this class admit metric or symplectic tt*-bundles. Further we consider solutions coming from varitations of Hodge structures (VHS) and harmonic bundles. Applying our correspondence to harmonic bundles we generalize a correspondence given by Simpson. Analyzing the associated pluriharmonic maps we obtain roughly speaking for special Kähler manifolds the dual Gauss map and for VHS of odd weight the period map. In the case of non-integrable complex structures, we need to generalize the notions of pluriharmonic maps and some results. Apart from the rigidity result we generalize all above results to para-complex geometry

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Trélat, Emmanuel. "Etude asymptotique et transcendance de la fonctionvaleur en contrôle optimal. Catégorie log-exp en géométrie sous-Riemannienne dans le cas Martinet." Phd thesis, Université de Bourgogne, 2000. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00086511.

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Анотація:

Le thème central de cette thèse est l'étude et le rôle des
trajectoires anormales en théorie du contrôle optimal.

Après avoir rappelé quelques résultats fondamentaux en contrôle
optimal, on étudie l'optimalité des
anormales pour des systèmes affines mono-entrée avec contrainte
sur le contrôle, d'abord pour le problème du temps optimal, puis
pour un coût quelconque à temps final fixé ou non.
On étend cette théorie aux
systèmes sous-Riemanniens de rang 2, montrant qu'on se ramène
à un système affine du type précédent.
Ces résultats montrent que,
sous des conditions générales, une trajectoire anormale est
\it{isolée} parmi toutes les solutions du système ayant les mêmes
conditions aux limites, et donc \it{localement optimale}, jusqu'à
un premier point dit \it{conjugué} que l'on peut caractériser.

On s'intéresse ensuite
au comportement asymptotique et à la
régularité de la fonction valeur associée à un système affine
analytique avec un coût quadratique. On montre que, en
l'absence de trajectoire
anormale minimisante, la fonction valeur est
\it{sous-analytique et continue}. S'il existe une anormale
minimisante, on sort de la catégorie sous-analytique en général,
notamment en géométrie sous-Riemannienne. La présence d'une
anormale minimisante est responsable de la \it{non-propreté} de
l'application exponentielle, ce qui provoque un phénomène de
\it{tangence} des ensembles de niveaux de la fonction valeur par
rapport à la direction anormale. Dans le cas affine mono-entrée
ou sous-Riemannien de rang 2, on décrit précisément ce
contact, et on en déduit une partition de la
sphère sous-Riemannienne au voisinage de l'anormale
en deux secteurs appelés \it{secteur
$L^\infty$} et \it{secteur $L^2$}.\\
La question de transcendance est étudiée dans le cas
sous-Riemannien de Martinet où la distribution est
$\Delta=\rm{Ker }(dz-\f{y^2}{2}dx)$. On montre que
pour une métrique générale graduée d'ordre $0$~:
$g=(1+\alpha y)^2dx^2+(1+\beta x+\gamma y)^2dy^2$,
les sphères de petit rayon
\it{ne sont pas sous-analytiques}. Dans le cas général
intégrable où $g=a(y)dx^2+c(y)dy^2$, avec $a$ et $c$ analytiques,
les sphères de Martinet appartiennent à la
\it{catégorie log-exp}.

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Lawn-Paillusseau, Marie-Amelie. "Méthodes Spinorielles et géométrie para-complexe et para-quaternionique en théorie des sous-variétés." Phd thesis, Université Henri Poincaré - Nancy I, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00142656.

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Анотація:

Ce travail est relatif à la théorie des immersions et utilise des méthodes issues de la géométrie spinorielle, para-complexe et para-quaternionique. Les deux premières parties sont consacrées aux immersions conformes de surfaces pseudo-Riemanniennes. D'une part, nous étudions ce type d'immersions dans l'espace pseudo-Euclidien de dimension trois. Avec des méthodes de géométrie para-complexe et des représentations spinorielles réelles, l'équivalence entre les données d'une immersion conforme d'une surface de Lorentz dans $\mathbb{R}^{2,1}$ et de spineurs satisfaisant une équation de type Dirac est prouvée. D'autre part nous considérons des surfaces de Lorentz dans la pseudo-sphère $\mathbb{S}^{2,2}$: une bijection entre ces immersions et des sous-fibrés en droite para-quaternioniques du fibré $M\times\mathbb{H}^2$ est établie. Considérant une structure (para-)complexe particulière de ce fibré, la congruence pseudo-sphérique, et les champs de Hopf para-quaternioniques, nous définissons la fonctionnelle de Willmore de la surface et exprimons son énergie comme la somme de cette fonctionnelle et d'un invariant topologique. La dernière partie, plus générale, traite des fibrés vectoriels et immersions affines para-complexes. Nous introduisons la notion de fibré vectoriel para-holomorphe, et les sous-fibrés para-holomorphes et de type $(1,1)$ en termes de connections associées induites et de secondes formes fondamentales. Les équations fondamentales pour des décompositions générales de fibrés vectoriels munis d'une connexion sont étudiées dans le cas où certains des fibrés sont para-holomorphes afin d'obtenir des théorèmes d'existence et d'unicité pour des immersions affines para-complexes.

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Trélat, Emmanuel. "Etude asymptotique et transcendance de la fonction valeur en contrôle optimal. Catégorie log-exp en géométrie sous-riemannienne dans le cas Martinet." Dijon, 2000. http://www.theses.fr/2000DIJOS076.

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Анотація:

Le thème central de cette thèse est l'étude et le rôle des trajectoires anormales en théorie du contrôle optimal. On étudie l'optimalité des anormales pour des systèmes affines mono-entrée avec contrainte sur le contrôle, d'abord pour le problème du temps optimal, puis pour un cout quelconque a temps final fixe ou non. On étend cette théorie aux systèmes sous-riemanniens de rang 2. Ces résultats montrent que, sous des conditions générales, une trajectoire anormale est isolée parmi toutes les solutions du système ayant les mêmes conditions aux limites, et donc localement optimale, jusqu'à un premier point dit conjugue que l'on peut caractériser. On s'intéresse ensuite au comportement asymptotique et a la régularité de la fonction valeur associée a un système affine analytique avec un cout quadratique. On montre que, en l'absence de trajectoire anormale minimisante, la fonction valeur est sous-analytique et continue. S'il existe une anormale minimisante, on sort de la catégorie sous-analytique en général. La présence d'une anormale minimisante est responsable de la non-propreté de l'application exponentielle, ce qui provoque un phénomène de tangence des ensembles de niveaux de la fonction valeur par rapport à la direction anormale. Dans le cas affine mono-entrée ou sous-riemannien de rang 2, on décrit précisément ce contact, et on en déduit une partition de la sphère sous-riemannienne au voisinage de l'anormale en deux secteurs appelés secteur l et secteur l 2. La question de transcendance est étudiée dans le cas sous-riemannien de martinet ou la distribution est = Ker (dz y 2/2dx). On montre que pour une métrique générale graduée d'ordre 0 les sphères de petit rayon ne sont pas sous-analytiques. Dans le cas général intégrable les sphères de martinet appartiennent à la catégorie log-exp.

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Distexhe, Julie. "Triangulating symplectic manifolds." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2019. https://dipot.ulb.ac.be/dspace/bitstream/2013/287522/3/toc.pdf.

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Le but de cette thèse est d'étudier les structures symplectiques dans la catégorie des variétés linéaires par morceaux (PL). La question centrale est de déterminer si toute variété symplectique lisse $(M,omega)$ peut être triangulée de manière symplectique, au sens où il existe une variété linéaire par morceaux $K$ et une triangulation $h :K -> M$ telle que $h^*omega$ est une forme symplectique constante par morceaux. Nous étudions d'abord un problème plus simple, qui consiste à trianguler les formes volumes lisses. Étant donnée une variété lisse $M$ munie d'une forme volume $Omega$, nous montrons qu'il existe une triangulation lisse $h :K -> M$ telle que $h^*Omega$ est une forme volume constante par morceaux. En particulier, les variétés symplectiques lisses de dimension 2 admettent donc des triangulations symplectiques. Étant donnée une variété symplectique fermée $(M,omega)$, nous montrons ensuite que pour certaines triangulations lisses $h :K -> M$, on peut, par une modification arbitrairement petite du complexe $K$, supposer que la forme $h^*omega$ est de rang maximal le long de tous les simplexes de $K$. Ce résultat permet d'approximer arbitrairement bien toute variété symplectique fermée par une variété symplectique PL. Nous nous intéressons finalement au cas d'une sous-variété symplectique $M$ d'un espace ambiant qui admet lui-même une triangulation symplectique. Nous montrons qu'il est possible de construire un cobordisme entre la sous-variété $M$ considérée et une approximation lisse par morceaux de celle-ci, triangulée par un complexe symplectique.
In this thesis, we study symplectic structures in a piecewise linear (PL) setting. The central question is to determine whether a smooth symplectic manifold can be triangulated symplectically, in the sense that there exists a triangulation $h :K -> M$ such that $h^*omega$ is a piecewise constant symplectic form on $K$. We first focus on a simpler related problem, and show that any smooth volume form $Omega$ on $M$ can be triangulated. This means that there always exists a triangulation $h :K -> M$ such that $h^*Omega$ is a piecewise constant volume form. In particular, symplectic surfaces admit symplectic triangulations. Given a closed symplectic manifold $(M,omega)$, we then prove that there exists triangulations $h :K -> M$ for which the piecewise smooth form $h^*omega$ has maximal rank along all the simplices of $K$. This result allows to approximate arbitrarily closely any closed symplectic manifold by a PL one. Finally, we investigate the case of a symplectic submanifold $M$ of an ambient space which is itself symplectically triangulated, and give the construction of a cobordism between $M$ and a piecewise smooth approximation of $M$, triangulated by a symplectic complex.
Doctorat en Sciences
info:eu-repo/semantics/nonPublished

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Cortier, Julien. "Étude mathématique de Trous Noirs et de leurs données initiales en Relativité Générale." Phd thesis, Université Montpellier II - Sciences et Techniques du Languedoc, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00629802.

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L'objet de cette thèse est l'étude mathématique de familles d'espaces-temps satisfaisant aux équations d'Einstein de la Relativité Générale. Deux approches sont considérées pour cette étude. La première partie, composée des trois premiers chapitres, examine les propriétés géométriques des espaces-temps d'Emparan-Reall et de Pomeransky-Senkov, de dimension 5. Nous montrons qu'ils contiennent un trou noir, dont l'horizon des événements est à sections compactes non-homéomorphes à la sphère. Nous en construisons une extension analytique, et prouvons que cette extension est maximale, et unique dans une certaine classe d'extensions pour les espaces-temps d'Emparan-Reall. Nous établissons ensuite le diagramme de Carter-Penrose de ces extensions, puis analysons la structure de l'ergosurface des espaces-temps de Pomeransky- Senkov. La deuxième partie est consacrée à l'étude de données initiales, solutions des équations des contraintes, induites par les équations d'Einstein. Nous effectuons un recollement d'une classe de données initiales avec des données initiales d'espaces-temps de Kerr-Kottler-de Sitter, en utilisant la méthode de Corvino. Nous construisons, d'autre part, des métriques asymptotiquement hyperboliques en dimension 3, satisfaisant les hypothèses du théorème de masse positive à l'exception de la complétude, et ayant un vecteur moment-énergie de genre causal arbitraire.

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Richard, Thomas. "Flot de Ricci sans borne supérieure sur la courbure et géométrie de certains espaces métriques." Phd thesis, Université de Grenoble, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00768066.

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Le flot de Ricci, introduit par Hamilton au début des années 80, a montré sa valeur pour étudier la topologie et la géométrie des variétés riemanniennes lisses. Il a ainsi permis de démontrer la conjecture de Poincaré (Perelman, 2003) et le théorème de la sphère différentiable (Brendle et Schoen, 2008). Cette thèse s'intéresse aux applications du flot de Ricci à des espaces métriques à courbure minorée peu lisses. On définit en particulier ce que signifie pour un flot de Ricci d'avoir pour condition initiale un espace métrique. Dans le Chapitre 2, on présente certains travaux de Simon permettant de construire un flot de Ricci pour certains espaces métriques de dimension 3. On démontre aussi deux applications de cette construction : un théorème de finitude en dimension 3 et une preuve alternative d'un théorème de Cheeger et Colding en dimension 3. Dans le Chapitre 3, on s'intéresse à la dimension 2. On montre que pour les surfaces singulières à courbure minorée (au sens d'Alexandrov), on peut définir un flot de Ricci et que celui-ci est unique. Ceci permet de montrer que l'application qui à une surface associe son flot de Ricci est continue par rapport aux perturbations Gromov-Hausdorff de la condition initiale. Le Chapitre 4 généralise une partie de ces méthodes en dimension quelconque. On doit y considérer des conditions de courbure autres que les usuelles minorations de la courbure de Ricci ou de la courbure sectionnelle. Les méthodes mises en place permettent de construire un flot de Ricci pour certains espaces métriques non effondrés limites de variétés dont l'opérateur de courbure est minoré. On montre aussi que sous certaines hypothèses de non-effondrement, les variétés à opérateur de courbure presque positif portent une métrique à opérateur de courbure positif ou nul.

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Antonio, Tamarasselvame Nirmal. "Modèle de second gradient adapté aux milieux faiblement continus et mécanique d'Eshelby appliquée à l'indentation du verre." Phd thesis, Université Rennes 1, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00557871.

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Dans une première partie, notre étude porte sur les milieux faiblement continus avec une approche basée sur la géométrie non riemannienne. Nous considérons un corps solide déformable modélisé par une variété riemannienne munie d'une connexion affine. Un tel modèle est une extension d'un autre qui considère une connexion euclidienne, laquelle dérive du tenseur métrique imposé par l'espace ambiant. La masse par unité de volume peut être supposée non constante et le corps peut contenir des défauts décrits par des champs de discontinuité de champs scalaires ou de champs vectoriels définis sur la variété. Dans ce cas, en plus du tenseur métrique, nous utilisons nécessairement la torsion introduite par Cartan ou la courbure, deux tenseurs associés à la connexion affine. Nous disposons ainsi d'un modèle de milieu continu du second gradient. Les investigations prennent en compte les effets de ces champs tensoriels dans l'analyse de la déformation du corps. Comme application, nous décrivons l'atténuation spatiale d'une onde propagée dans un milieu non homogène. Dans une seconde partie, notre étude porte sur une modélisation de l'indentation Vickers du verre. Nous considérons un modèle qui utilise le schéma d'inclusion d'Eshelby dans une matrice semi-infinie, pour analyser les champs de contrainte et de déplacement durant le processus de charge. L'objectif est de déterminer la densification du verre sous l'indenteur. Les résultats semi-analytiques obtenus sont confrontés de manière positive avec des données expérimentales fournies par le LARMAUR.

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Antonio, Tamarasselvame Nirmal. "Modèle de second gradient adapté aux milieux faiblement continus et mécanique d’Eshelby appliquée à l’indentation du verre." Rennes 1, 2010. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00557871.

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Dans une première partie, notre étude porte sur les milieux dits faiblement continus à partir d’une approche basée sur la géométrie de Riemann-Cartan. Nous considérons un corps solide, modélisé par une variété riemannienne, et une connexion affine euclidienne, laquelle dérive du tenseur métrique. La densité de masse par unité de volume peut ˆetre supposée non constante et le corps peut contenir des défauts décrits par des champs de discontinuité de champs scalaires ou de champs vectoriels définis sur la variété. Les investigations ne concernent pas l’évolution de ces champs mais prennent en compte leurs effets dans l’analyse de la déformation du corps. Une des extensions possibles pour ce type de modèle consiste à considérer une connexion affine qui ne dérive pas de la métrique induite par l’espace ambiant. Dans un tel cas le tenseur de torsion et celui de courbure associés à la connexion affine ne sont pas nécessairement nuls, ce qui constitue un modèle de milieu continu de type second gradient. Ces deux tenseurs sont utilisés pour décrire les dislocations et disclinations de Volterra. Dans une seconde partie, notre étude porte sur une modélisation de l’indentation type Vickers du verre. Nous considérons un modèle qui utilise le schéma d’inclusion d’Eshelby dans une matrice semi-infinie, pour analyser les champs de contrainte et de déplacement durant le processus de charge de l’indenteur. L’objectif est de déterminer la densification du verre sous l’indenteur. Les résultats semi-analytiques obtenus sont confrontés de manière positive avec des données expérimentales fournies par le LARMAUR
In a first part, we deal with the so-called weakly continuous media according to an approach based on Riemann-Cartan geometry. We consider a solid body, modelled by a Riemannian manifold, and an Euclidean affine connection, which derives from the metric tensor. The mass density per volume unit may be assumed non constant and some defects, described by discontinuity fields of scalar fields or vectorial fields defined on the manifold, may appear in the body. The inevstigations do not concern the evolution of these fields but take into account their effects on the analysis of the deformation of the body. A possible generalization of this model is to consider an affine connection which deos not derive from the metric induced by the ambiant space. In a such case the torsion tensor and the curvature tensor associated with the affine connection are not necessary null, this corresponds to a second gradient continuum. Both tensors are used to describe the dislocation fields and disclination fields of Volterra. In a second part, we deal with the modelling of the Vickers indentation of glass. We consider a model which uses the schema of inclusion of Eshelby into a semi-infinite matrix, to analyse the stress and displacement fields during the loading process of the indenter. The objective is to determine the densification of the glass beneath the indenter. The semi-analytical results are positively compared with experimental data which are issue from LARMAUR

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Butruille, Jean-Baptiste. "Variétés de Gray et géométries spéciales en dimension 6." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00118939.

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On étudie des variétés presque hermitiennes de dimension 6 qui admettent une réduction supplémentaire à SU(3), induite par la partie de type (3,0) de la différentielle de la forme de Kähler dω. On se sert du fait constaté par Hitchin qu'une 2-forme ω et une 3-forme ψ, d'un certain type algébrique, sont suffisantes pour définir une structure SU(3) sur une variété de dimension 6, ainsi que du fait démontré par Chiossi, Salamon que les différentielles de ω, ψ mais aussi de φ, le dual de Hodge de ψ, déterminent le 1-jet de cette structure SU(3) en tout point. L'exemple privilégié de cette situation, où la réduction est globale, est celui des variétés « nearly Kähler » non kähleriennes en dimension 6, appelées par nous variétés de Gray. On classifie les variétés de Gray homogènes ce qui permet de résoudre une ancienne conjecture de Gray et Wolf : toutes les variétés strictement « nearly Kähler » homogènes sont des espaces 3-symétriques. Un autre résultat concerne une sous-variété naturelle de l'espace de twisteurs d'une variété presque hermitienne. Cet « espace de twisteurs réduit » est muni d'une structure presque complexe naturelle qu'on montre n'être intégrable que si la variété est localement conforme à une variété kählerienne, Bochner-plate ou à la sphère S6. En passant, on montre que les variétés de type W1+W4 dans la classification de Gray, Hervella (où W1 est la classe des variétés « nearly-Kähler » et W4 la classe des variétés localement conformément kähleriennes) sont localement conformes à des variétés nearly-Kähler, en dimension 6.

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Wang, Jian. "Les 3-variétés contractiles et courbure scalaire positive." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019GREAM076.

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Un des objectifs de ce mémoire est de comprendre les espaces munis de métrique complète de courbure scalaire positive. Il y a plusieurs obstructions topologiques à l'existence d'une métrique complète de courbure scalaire positive. Notre but est de trouver toutes les obstructions pour les variétés contractiles de dimension 3 et les variétés fermées de dimension 4.En dimension 3, nous considèrons la question de savoir si une variété contractile complète de courbure scalaire positive est homéomorphe à mathbb{R} 3. La structure topologique des variétés contractiles de dimension 3 est assez compliquèe. Par exemple, Whitehead a construit une variété dimension 3 contractile qui n'est pas homéomorphe à mathbb{R} 3.Nous prouvons, tout d'abord, que la variété de Whitehead n'a pas de métrique complète de courbure scalaire positive. Ce résultat peut être généralisé au cas dit de genre un. Précisément, nous montrons qu'aucune variété contractile de dimension 3 et de genre un ne possède de métrique complète de courbure scalaire positive. Nous étudions ensuite le groupe fondamental à l'infini, pi 1infty, et son lien avec l'existence d'une métrique de courbure scalaire positive. Le groupe fondamental à l'infini d'une variété est la limite projective des groupes fondamentaux des complémentaires des sous-ensembles compacts. Dans ce mémoire, nous apportons une réponse partielle à la question évoquée plus haut. Nous prouvons qu'une variété complète de dimension 3 de courbure scalaire positive dont le groupe pi1 infty est trivial et homéomorphe à mathbb{R} 3.medskipEnfin, nous étudions les variétés fermées asphériques de dimension 4. En utilisant la théorie des surfaces minimales et la conjecture de géométrisation, nous montrons qu'aucune variété fermée asphérique de dimension 4 avec un premier nombre de Betti non trivial ne possède de métrique à courbure scalaire positive
The purposes of this thesis is to understand spaces which carry metrics of positive scalar curvature. There are several topological obstructions for a smooth manifold to have a complete metric of positive scalar curvature. Our goal is to find all obstructions for contractible 3-manifolds and closed 4-manifolds.In dimension 3, we are concerned with the question whether a complete contractible 3-manifold of positive scalar curvature is homeomorphic to mathbb{R} {3}. The topological structure of contractible 3-manifolds could be complicated. For example, the Whitehead manifold is a contractible 3-manifold which is not homeomorphic to bb{R} 3.vspace{2mm}We first prove that the Whitehead manifold does not carry a complete metric of positive scalar curvature. This result can be generalised to the so-called genus one case. Precisely, we show that no contractible genus one 3-manifold admits a complete metric of positive scalar curvature.We then study the fundamental group at infinity, pi{infty} 1, and its relationship with the existence of positive scalar curvature metric. The fundamental group at infinity of a manifold is the inverse limit of the fundamental groups of complements of compact subsets. In this thesis, we give a partial answer to the above question. We prove that a complete contractible 3-manifold with positive scalar curvature and trivial pi {infty} {1} is homeomorphic to mathbb{R} {3}.Finally, we study closed aspherical 4-manifolds. Together with minimal surface theory and the geometrisation conjecture, we show that no closed aspherical 4-manifold with non-trivial first Betti number carries a metric of positive scalar curvature

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Kourganoff, Mickaël. "Géométrie et dynamique des espaces de configuration." Thesis, Lyon, École normale supérieure, 2015. http://www.theses.fr/2015ENSL1049/document.

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Cette thèse est divisée en trois parties. Dans la première, on étudie des systèmes articulés (mécanismes formés de tiges rigides) dont l'espace ambiant n'est pas le plan, mais diverses variétés riemanniennes. On étudie la question de l'universalité des mécanismes : cette notion correspond à l'idée que toute courbe serait tracée par un sommet d'un mécanisme, et que toute variété différentiable serait l'espace de configuration d'un mécanisme. On étend les théorèmes d'universalité au plan de Minkowski, au plan hyperbolique et enfin à la sphère.Toute surface dans R^3 peut être aplatie selon l'axe des z, et la surface aplatie s'approche d'une table de billard dans R^2. Dans la seconde partie, on montre que, sous certaines hypothèses, le flot géodésique de la surface converge localement uniformément vers le flot de billard. De plus, si le billard est dispersif, les propriétés chaotiques du billard remontent au flot géodésique : on montre qu'il est alors Anosov. En appliquant ce résultat à la théorie des systèmes articulés, on obtient un nouvel exemple de systèmes articulé Anosov, comportant cinq tiges.Dans la troisième partie, on s'intéresse aux variétés munies de connexions localement métriques, c'est-à-dire de connexions qui sont localement des connexions de Levi-Civita de métriques riemanniennes ; on donne dans ce cadre un analogue du théorème de décomposition de De Rham, qui s'applique habituellement aux variétés riemanniennes. Dans le cas où une telle connexion préserve une structure conforme, on montre que cette décomposition comporte au plus deux facteurs ; de plus, lorsqu'il y a exactement deux facteurs, l'un des deux est l'espace euclidien R^q. La démonstration des résultats de cette partie passe par l'étude des feuilletages munis d'une structure de similitude transverse. Sur ces feuilletages, on montre un résultat de rigidité qui peut être vu indépendamment des autres: ils sont soit transversalement plats, soit transversalement riemanniens
This thesis is divided into three parts. In the first part, we study linkages (mechanisms made of rigid rods) whose ambiant space is no longer the plane, but various Riemannian manifolds. We study the question of the universality of linkages: this notion corresponds to the idea that every curve would be traced out by a vertex of some linkage, and that any differentiable manifold would be the configuration space of some linkage. We extend universality theorems to the Minkowski plane, the hyperbolic plane, and finally the sphere.Any surface in R^3 can be flattened with respect to the z-axis, and the flattened surface gets close to a billiard table in R^2. In the second part, we show that, under some hypotheses, the geodesic flow of the surface converges locally uniformly to the billiard flow. Moreover, if the billiard is dispersing, the chaotic properties of the billiard also apply to the geodesic flow: we show that it is Anosov in this case. By applying this result to the theory of linkages, we obtain a new example of Anosov linkage, made of five rods.In the third part, we first consider manifolds with locally metric connections, that is, connections which are locally Levi-Civita connections of Riemannian metrics; we give in this framework an analog of De Rham's decomposition theorem, which usually applies to Riemannian manifolds. In the case such a connection also preserves a conformal structure, we show that this decomposition has at most two factors; moreover, when there are exactly two factors, one of them is the Euclidean space R^q. The proofs of the results of this part use foliations with transverse similarity structures. On these foliations, we give a rigidity theorem of independant interest: they are either transversally flat, or transversally Riemannian

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Zang, Yiming. "Les surfaces de Ricci et les surfaces minimales dans les groupes de Lie métriques." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2022. https://docnum.univ-lorraine.fr/ulprive/DDOC_T_2022_0115_ZANG.pdf.

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Nous étudions dans cette thèse des sujets liés aux surfaces minimales dans les variétés homogènes de dimension trois. La première partie est consacrée à l'étude des surfaces de Ricci à courbure négative ou nulle avec des bouts caténoïdaux. L'idée principale de cette recherche vient d'un célèbre théorème d'Huber. Nous commençons par introduire la définition des bouts caténoïdaux pour les surfaces de Ricci complètes à courbure négative ou nulle avec la courbure totale finie. Ensuite, nous développons un outil analogue à des données de Weierstrass. En utilisant cet outil, nous avons trouvé quelques résultats de classification et de non-existence pour les surfaces de Ricci à courbure négative ou nulle de genre zéro avec des bouts caténoïdaux. À la fin du deuxième chapitre, nous prouvons aussi un théorème d'existence pour les surfaces de Ricci à courbure négative ou nulle de genre arbitraire avec un nombre fini de bouts caténoïdaux. Dans la deuxième partie de cette thèse, nous nous concentrons sur les surfaces minimales dans un groupe de Lie métrique de dimension trois widetilde{E(2)}, qui est le revêtement universel du groupe des isométries affines directes du plan euclidien muni d'une métrique riemannianne invariante à gauche. Premièrement, un résultat de Patrangenaru affirme que les métriques riemanniennes invariantes à gauche de widetilde{E(2)} peuvent être décrites comme une famille de métriques à deux paramètres. Nous appliquons ensuite une representation de type Weierstrass due à Meeks, Mira, Pérez et Ros pour construire une famille à un paramètre des surfaces minimales hélicoïdales, ainsi qu'une famille à un paramètre des surfaces minimales annulaires qui sont proprement plongées dans widetilde{E(2)}. Pour conclure, nous étudions le cas limite de la famille des surfaces minimales annulaires, et nous obtenons une nouvelle preuve d'un théorème de demi-espace pour les surfaces minimales dans widetilde{E(2)}
In this thesis, we will study some topics related to minimal surfaces in three-dimensional homogeneous manifolds. The first part is devoted to the study of non-positively curved Ricci surfaces with catenodial ends. The idea comes from a famous theorem of Huber. In the first place, we give a definition of catenoidal end for non-positively curved Ricci surfaces with finite total curvature. Secondly, we develop a tool which can be regarded as an analogue of the Weierstrass data. By using this tool, we get some classification results and some non-existence results for non-positively curved Ricci surfaces of genus zero with catenoidal ends. In the end of Chapter 2, we also prove an existence result for non-positively curved Ricci surfaces of arbitrary positive genus with finite many catenoidal ends.In the second part of this thesis, we concern about minimal surfaces in a three-dimensional metric Lie group widetilde{E(2)}, which is the universal covering of the group of rigid motions of Euclidean plane endowed with a left-invariant Riemannian metric. Firstly, a result of Patrangenaru describes the left-invariant metrics as a two-parameter family of metrics. Then we take advantage of a Weierstrass-type representation due to Meeks, Mira, Pérez and Ros to construct a one-parameter family of helicoidal minimal surfaces in widetilde{E(2)} as well as a one-parameter family of minimal annuli which are properly embedded in widetilde{E(2)}. In the end, by a discussion of the limit case of the second family of surfaces, we obtain a new proof of a half-space theorem for minimal surfaces in widetilde{E(2)}

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Deschamps, Guillaume. "Espaces twistoriels et structures complexes exotiques." Phd thesis, Université Rennes 1, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011091.

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Dans cette thèse, nous utilisons la théorie des espaces twistoriels afin de construire des structures complexes non standards (en un sens bien précis) sur des produits de 4-variétés réelles avec la sphère de dimension deux. Pour cela nous explicitons l'ensemble des surfaces complexes dont le fibré twistoriel est topologiquement trivial. Dans un deuxième temps nous déterminons parmi ces surfaces celles qui peuvent être munies d'une métrique riemannienne anti-autoduale. De ces résultats, nous déduisons une famille d'exemples simples de 4-variétés réelles parallélisables sans structure complexe. L'espace twistoriel associé à ces variétés admet une structure complexe. C'est notre première classe de 6-variétés munies d'une structure complexe non standard. Une deuxième classe d'exemple sera construite à partir de ces travaux. Enfin, et de façon indépendante, nous étudions brièvement les propriétés de connexités rationnelles des espaces twistoriels.

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Kloeckner, Benoît. "Géométrie des variétés, des espaces de mesures et des espaces de sous-groupes." Habilitation à diriger des recherches, Université de Grenoble, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00785679.

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Ce mémoire présente des résultats dans trois directions. En géométrie riemannienne, on montre une généralisation de l'inégalité de Günther sur le volume, et en dimension 4 une inégalité isopérimétrique pour les variétés à courbure majorée. En géométrie des espaces de Wasserstein, issus du transport optimal, on montre des résultats plongement et de non-plongement, on calcule des groupes d'isométries, et on étudie la dynamique de l'action sur les mesures des applications dilatantes du cercle. En topologie de Chabauty, on montre que l'espace des sous-groupes fermés de $R^n$ est simplement connexe.

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Cortier, Julien. "Etude mathématique de trous noirs et de leurs données initiales en relativité générale." Thesis, Montpellier 2, 2011. http://www.theses.fr/2011MON20068/document.

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L'objet de cette thèse est l'étude mathématique de familles d'espaces-temps satisfaisant aux équations d'Einstein de la Relativité Générale. Deux approches sont considérées pour cette étude. La première partie, composée des trois premiers chapitres, examine les propriétés géométriques des espaces-temps d'Emparan-Reall et dePomeransky-Senkov, de dimension 5. Nous montrons qu'ils contiennent un trou noir, dont l'horizon des événements est à sections compactes non-homéomorphes à la sphère. Nous en construisons une extension analytique et prouvons que cette extension est maximale et unique dans une certaine classe d'extensions pour les espaces-temps d'Emparan-Reall. Nous établissons ensuite le diagramme de Carter-Penrose de ces extensions, puis analysons la structure de l'ergosurface des espaces-temps de Pomeransky-Senkov. La deuxième partie est consacrée à l'étude de données initiales, solutions des équations des contraintes, induites par les équations d'Einstein. Nous effectuons un recollement d'une classe de données initiales avec des données initiales d'espaces-temps de Kerr-Kottler-deSitter, en utilisant la méthode de Corvino. Nous construisons, d'autre part, des métriques asymptotiquement hyperboliques en dimension 3, satisfaisant les hypothèses du théorème de masse positive à l'exception de la complétude, et ayant un vecteur moment-énergie de genre causal arbitraire
The aim of this thesis is the mathematical study of families of spacetimes satisfying the Einstein's equations of General Relativity. Two methodsare used in this context.The first part, consisting of the first three chapters of this work,investigates the geometric properties of the Emparan-Reall andPomeransky-Senkov families of 5-dimensional spacetimes. We show that they contain a black-hole region, whose event horizon has non-spherical compact cross sections. We construct an analytic extension, and show its maximality and its uniqueness within a natural class in the Emparan-Reallcase. We further establish the Carter-Penrose diagram for these extensions, and analyse the structure of the ergosurface of the Pomeransky-Senkovspacetimes.The second part focuses on the study of initial data, solutions of theconstraint equations induced by the Einstein's equations. We perform agluing construction between a given family of inital data sets andinitial data of Kerr-Kottler-de Sitter spacetimes, using Corvino'smethod.On the other hand, we construct 3-dimensional asymptotically hyperbolicmetrics which satisfy all the assumptions of the positive mass theorem but the completeness, and which display an energy-momentum vector of arbitry causal type

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Meyer, Julien. "Quantisation of the Laplacian and a Curved Version of Geometric Quantisation." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2016. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/235181.

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Анотація:

Let (E,h) be a holomorphic, Hermitian vector bundle over a polarized manifold. We provide a canonical quantisation of the Laplacian operator acting on sections of the bundle of Hermitian endomorphisms of E. If E is simple we obtain an approximation of the eigenvalues and eigenspaces of the Laplacian. In the case when the bundle E is the trivial line bundle, we quantise solutions to the heat equation on the manifold. Furthermore we show that geometric quantisation can be seen as the differential of a natural map between two Riemannian manifolds. Motivated by this fact we compute its next order approximation, namely its Hessian.
Option Mathématique du Doctorat en Sciences
info:eu-repo/semantics/nonPublished

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Pillet, Basile. "Géométrie complexe globale et infinitésimale de l'espace des twisteurs d'une variété hyperkählérienne." Thesis, Rennes 1, 2017. http://www.theses.fr/2017REN1S021/document.

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L'objet de cette thèse est la construction d'objets géométriques sur une variété C paramétrant des courbes rationnelles dans l'espace des twisteurs d'une variété hyperkählérienne. On établira une correspondance entre la géométrie complexe de l'espace des twisteurs et des propriétés différentielles sur C (opérateurs différentiels et courbure de la structure riemanienne complexe héritée de la variété hyperkählérienne). Les premiers chapitres précisent le cadre et les résultats connus. Dans les chapitres 4, 5 et 6 on établit une équivalence de catégories entre fibrés triviaux en restriction à chaque droite de l'espace des twisteurs et les fibrés à connexion sur C satisfaisant une condition de courbure. Le chapitre 7 prolonge cette correspondance sur le plan cohomologique tandis que le chapitre 8 en fait l'étude infinitésimale en reliant la courbure de la connexion avec les épaississements infinitésimaux des fibrés le long des droites
The purpose of this thesis is to construct geometric objects on a manifold C parametrizing rational curves in the twistor space of a hyperkähler manifold. We shall establish a correspondence between the complex geometry of the twistor space and some differential properties of C (differential operators and curvature of a complex riemannian structure inherited from the base hyperkähler manifold). The first chapters gather some classical results of the theory of hyperkähler manifolds and their twistor spaces. In the chapters 4, 5 and 6, we construct an equivalence of categories between bundles on the twistor space which are trivial on each line and bundles with a connexion of C satisfying certain curvature conditions. The chapter 7 extends this correspondence on the cohomological level whereas the chapter 8 explores its infinitesimal version ; it links curvature of the connexion with thickening (in the sense of LeBrun) of the bundle along the lines

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Prandi, Dario. "Géométrie et analyse des systèmes de commande avec dérive : planification des mouvements, évolution de la chaleur et de Schrödinger." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2013. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00878567.

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Cette thèse traite de deux problèmes qui ont leur origine dans la théorie du contrôle géométrique, et qui concernent les systèmes de contrôle avec dérive, c'est-à-dire de la forme $\dot q= f_0(q)+\sum_{j=1}^m u_j f_j(q)$. Dans la première partie de la thèse, on généralise le concept de complexité de courbes non-admissibles, déjà bien compris pour les systèmes sous-riemanniens, au cas des systèmes de contrôle avec dérive, et on donne des estimations asymptotiques de ces quantités. Ensuite, dans la deuxième partie, on considère une famille de systèmes de contrôle sans dérive en dimension 2 et on s'intéresse à l'operateur de Laplace-Beltrami associé et à l'évolution de la chaleur et des particules quantiques qu'il définit. On étudie plus particulièrement l'effet qu'a l'ensemble où les champs de vecteurs contrôlés deviennent colinéaires sur ces évolutions.

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Li, Han-Ping. "L'étude de la règle de métrique riemannienne de Fisher-Rao et des règles de alpha-connexion affine de Chentsov-AmariL'approximation de densité par projection poursuite." Paris 11, 1986. http://www.theses.fr/1986PA112240.

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Dans une classe d’expériences statistiques, nous introduisons la notion d’une règle de métrique riemannienne et la notion d’une rège de connexion affine. Nous démontrons que pour la classe des expériences régulières, la règle de métrique riemannienne de Fisher-Rao et les règles de α-connexion affine de Chentsov-Amari sont toutes paramétrage-libres, isomorphisme-invariantes, plongement-invariantes, projectivement-invariantes, et C-continues. Nous signalons que pour la classe des expériences discrètes, il existe une règle de métrique riemannienne vérifiant l’invariance d’isomorphisme mais qui n’est pas proportionnelle à la règle de métrique riemannienne de Fisher-Rao. Nous démontrons que pour la classe des expériences exponentielles, il existe une règle de métrique riemannienne vérifiant l’invariance de plongement mais qui n’est pas proportionnelle à la règle de métrique riemannienne de Fisher-Rao. Nous donnerons un exemple pour montrer que la règle de métrique riemannienne de Fisher-Rao n’est pas continue au sens de la déficience de Le Cam dans certains cas. Nous démontrons finalement que pour la classe des expériences séparables, toutes les règles de métrique riemannienne vérifiant l’invariance de plongement et la C-continuité sont proportionnelles à la règle de métrique riemannienne de Fisher-Rao ; toutes les règles de connexion affine vérifiant l’invariance de plongement et la C-continuité sont proportionnelles aux règles de α-connexion affine de Chentsov-Amari pour un α appartenant à Ɍ. La deuxième partie est concernée par l’étude de la méthode de « Projection poursuite » pour l’approximation de densité. Nous déterminons la procédure de projection poursuite (g(m)(x)) mEN pour la densité d’une loi gaussienne ϕ(µ, Σ) et la vitesse de convergence. Nous montrons que g(m)(x) se trouvent sur le cercle joignant g(O)(x) et ϕ(µ, Σ). Nous faisons finalement une comparaison entre diverses mesures de la divergence
First Part. The concept of a Riemannian metric rule and the concept of an affine connexion rule are introduced in a class of statistical experiments. We prove that in the class of regular experiments, the Riemannian metric rule of Fisher-Rao and the α-affine connexion rule of Chentsov-Amari are parameter-free, isomorphism-invariant, embedding-invariant, projectively-invariant and C-continuous. We point out that in the class of discrete experiments; there is a Riemannian metric rule which verifies the isomorphism-invariance and which is not proportional to that of Fisher-Rao. We point out also that in the class of exponential experiments, there is a Riemannian metric rule which verifies embedding-invariant and which is not proportional to that of Fisher-Rao. We give an example to show that the Riemannian metric rule of Fisher-Rao is not continuous in the sens of the Le cam’s deficiency. We prove finally that in the class of separable experiments, all Riemannian metric rules verifying the embedding-invariance and C-continuity are proportional to the Riemannian metric rule of Fisher-Rao and that all affine connexion rules verifying the embedding-invariance and C-continuity are proportional to the α-affine connexion rule of Chentsov-Amari for some real α. Second Part. Certain results on the projection pursuit density approximation are obtained. The procedure (g(m)(x)) mEN for a gaussian density ϕ(µ, Σ) and the speed of convergence are determined. That g(m)(x) situate at the circle joining g(O)(x) and ϕ(µ, Σ) is showed. A comparison of several divergence measures is made

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Bour, Vincent. "Flots géométriques d'ordre quatre et pincement intégral de la courbure." Phd thesis, Université de Grenoble, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00771720.

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On étudie des flots géométriques d'ordre quatre sur des variétés riemanniennes compactes, qui apparaissent naturellement comme flots de gradient de fonctionnelles quadratiques en la courbure. Lorsque la constante de Yamabe reste minorée par une constante strictement positive le long du flot, on montre que la variété ne s'effondre pas, et qu'une suite de métriques dilatées au voisinage d'un temps singulier converge vers une variété complète qui modélise la singularité. En particulier, en dimension quatre, cette hypothèse est vérifiée pour une certaine classe de flots de gradients, du moment que l'énergie initiale est inférieure à une constante explicite. Les singularités de ces flots sont alors modélisées par des variétés complètes et non compactes, dont le tenseur de Bach et la courbure scalaire s'annulent. En combinant une formule de Weitzenböck avec l'inégalité de Sobolev induite par la positivité de la constante de Yamabe, on montre une série de résultats de rigidité pour des métriques dont la courbure est intégralement pincée. En particulier, on prouve un théorème de rigidité pour les variétés de dimension quatre à tenseur de Bach et à courbure scalaire nuls, qui implique que les singularités de notre classe de flots de gradient ne peuvent exister que si l'énergie initiale est supérieure à une certaine constante. Dans le cas contraire, ces flots existent pour tous temps positifs et convergent vers une métrique à courbure sectionnelle constante et positive. On retrouve ainsi un "théorème de la sphère" pour les variétés compactes de dimension quatre dont la courbure est intégralement pincée. En appliquant cette même méthode aux formes harmoniques d'une variété à courbure intégralement pincée, on démontre une version intégrale du théorème de Bochner-Weitzenböck. On en déduit l'annulation des nombres de Betti sous diverses conditions de pincement intégral, et on caractérise les cas d'égalité.

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Kokkonen, Petri. "Étude du modèle des variétés roulantes et de sa commandabilité." Thesis, Paris 11, 2012. http://www.theses.fr/2012PA112317/document.

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Nous étudions la commandabilité du système de contrôle décrivant le procédé de roulement, sans glissement ni pivotement, de deux variétés riemanniennes n-dimensionnelles, l'une sur l'autre. Ce modèle est étroitement associé aux concepts de développement et d'holonomie des variétés, et il se généralise au cas de deux variétés affines. Les contributions principales sont celles données dans quatre articles, attachés à la fin de la thèse.Le premier d'entre eux «Rolling manifolds and Controllability : the 3D case»traite le cas où les deux variétés sont 3-dimensionelles. Nous donnons alors, la liste des cas possibles pour lesquelles le système n'est pas commandable.Dans le deuxième papier «Rolling manifolds on space forms», l'une des deux variétés est supposée être de courbure constante. On peut alors réduire l'étude de commandabilité à l'étude du groupe d'holonomie d'une certaine connexion vectorielle et on démontre, par exemple, que si la variété à courbure constante est une sphère n-dimensionelle et si ce groupe de l'holonomie n'agit pas transitivement, alors l'autre variété est en fait isométrique à la sphère.Le troisième article «A Characterization of Isometries between Riemannian Manifolds by using Development along Geodesic Triangles» décrit, en utilisant le procédé de roulement (ou développement) le long des lacets, une version alternative du théorème de Cartan-Ambrose-Hicks, qui caractérise, entre autres, les isométries riemanniennes. Plus précisément, on prouve que si on part d'une certaine orientation initiale, et si on ne roule que le long des lacets basés au point initial (associé à cette orientation), alors les deux variétés sont isométriques si (et seulement si) les chemins tracés par le procédé de roulement sur l'autre variété, sont tous des lacets.Finalement, le quatrième article «Rolling Manifolds without Spinning» étudie le procédé de roulement et sa commandabilité dans le cas où l'on ne peut pas pivoter. On caractérise alors les structures de toutes les orbites possibles en termes des groupes d'holonomie des variétés en question. On montre aussi qu'il n'existe aucune structure de fibré principal sur l'espace d'état tel que la distribution associée à ce modèle devienne une distribution principale, ce qui est à comparer notamment aux résultats du deuxième article.Par ailleurs, dans la troisième partie de cette thèse, nous construisons soigneusement le modèle de roulement dans le cadre plus général des variétés affines, ainsi que dans celui des variétés riemanniennes de dimensiondifférente
We study the controllability of the control system describing the rolling motion, without slipping nor spinning, of two n-dimensional Riemannian manifolds, one against the other.This model is closely related to the concepts of development and holonomy of the manifolds, and it generalizes to the case of affine manifolds.The main contributions are those given in four articles attached to the the thesis.First of them "Rolling manifolds and Controllability: the 3D case"deal with the case where the two manifolds are 3-dimensional. We give the listof all the possible cases for which the system is not controllable.In the second paper "Rolling manifolds on space forms"one of the manifolds is assumed to have constant curvature.We can then reduce the study of controllability to the study of the holonomy groupof a certain vector bundle connection and we show, for example, thatif the manifold with the constant curvature is an n-sphere and ifthis holonomy group does not act transitively,then the other manifold is in fact isometric to the sphere.The third paper "A Characterization of Isometries between Riemannian Manifolds by using Development along Geodesic Triangles"describes, by using the rolling motion (or development) along the loops,an alternative version of the Cartan-Ambrose-Hicks Theorem,which characterizes, among others, the Riemannian isometries.More precisely, we prove that if one starts from a certain initial orientation,and if one only rolls along loops based at the initial point (associated to this orientation),then the two manifolds are isometric if (and only if) the pathstraced by the rolling motion on the other manifolds, are all loops.Finally, the fourth paper "Rolling Manifolds without Spinning"studies the rolling motion, and its controllability, when slipping is allowed.We characterize the structure of all the possible orbits in terms of the holonomy groupsof the manifolds in question. It is also shown that there does not exist anyprincipal bundle structure such that the related distribution becomes a principal distribution,a fact that is to be compared especially to the results of the second article.Furthermore, in the third chapter of the thesis, we construct carefully the rolling modelin the more general framework of affine manifolds, as well as that of Riemannian manifolds,of possibly different dimensions

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Kokkonen, Petri. "Etude du modèle des variétés roulantes et de sa commandabilité." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00764158.

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Nous étudions la commandabilité du système de contrôle décrivant le procédé de roulement, sans glissement ni pivotement, de deux variétés riemanniennes n-dimensionnelles, l'une sur l'autre. Ce modèle est étroitement associé aux concepts de développement et d'holonomie des variétés, et il se généralise au cas de deux variétés affines. Les contributions principales sont celles données dans quatre articles, attachés à la fin de la thèse.Le premier d'entre eux "Rolling manifolds and Controllability : the 3D case"traite le cas où les deux variétés sont 3-dimensionelles. Nous donnons alors, la liste des cas possibles pour lesquelles le système n'est pas commandable.Dans le deuxième papier "Rolling manifolds on space forms", l'une des deux variétés est supposée être de courbure constante. On peut alors réduire l'étude de commandabilité à l'étude du groupe d'holonomie d'une certaine connexion vectorielle et on démontre, par exemple, que si la variété à courbure constante est une sphère n-dimensionelle et si ce groupe de l'holonomie n'agit pas transitivement, alors l'autre variété est en fait isométrique à la sphère.Le troisième article "A Characterization of Isometries between Riemannian Manifolds by using Development along Geodesic Triangles" décrit, en utilisant le procédé de roulement (ou développement) le long des lacets, une version alternative du théorème de Cartan-Ambrose-Hicks, qui caractérise, entre autres, les isométries riemanniennes. Plus précisément, on prouve que si on part d'une certaine orientation initiale, et si on ne roule que le long des lacets basés au point initial (associé à cette orientation), alors les deux variétés sont isométriques si (et seulement si) les chemins tracés par le procédé de roulement sur l'autre variété, sont tous des lacets.Finalement, le quatrième article "Rolling Manifolds without Spinning" étudie le procédé de roulement et sa commandabilité dans le cas où l'on ne peut pas pivoter. On caractérise alors les structures de toutes les orbites possibles en termes des groupes d'holonomie des variétés en question. On montre aussi qu'il n'existe aucune structure de fibré principal sur l'espace d'état tel que la distribution associée à ce modèle devienne une distribution principale, ce qui est à comparer notamment aux résultats du deuxième article.Par ailleurs, dans la troisième partie de cette thèse, nous construisons soigneusement le modèle de roulement dans le cadre plus général des variétés affines, ainsi que dans celui des variétés riemanniennes de dimensiondifférente.

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Thanwerdas, Yann. "Géométries riemanniennes et stratifiées des matrices de covariance et de corrélation." Thesis, Université Côte d'Azur, 2022. http://www.theses.fr/2022COAZ4024.

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Dans de nombreuses applications, les données sont des matrices de covariance ou de corrélation entre plusieurs signaux (EEG, MEG, fMRI), grandeurs physiques (cellules, gènes) ou instants (autocorrélation). L'ensemble des matrices de covariance est un cône convexe qui est un espace stratifié non euclidien : il a un bord qui est lui-même un espace stratifié de dimension inférieure. Ses strates sont les variétés de matrices de covariance de rang fixé et la strate principale des matrices Symétriques Définies Positives (SPD) est dense dans l'espace total. L'ensemble des matrices de corrélations admet une structure similaire.Les concepts géométriques comme les géodésiques, le transport parallèle ou la moyenne de Fréchet permettent de généraliser les opérations classiques (interpolation, extrapolation, recalage) et statistiques (moyenne, analyse en composantes principales, classification, régression) à ces espaces non linéaires. Cependant, ces généralisations reposent sur le choix d'une géométrie supposée connue à l'avance, c'est-à-dire d'un opérateur de base tel qu'une distance, une connexion affine, une métrique riemannienne, une divergence. En général il n'existe pas une unique géométrie adaptée aux contraintes d'une application mais plutôt une famille de géométries à explorer pour faire ce choix.D'abord, la géométrie doit correspondre au problème. Par exemple, si les matrices de covariance doivent être inversibles, les matrices dégénérées doivent être rejetées à l'infini. Ensuite, elle doit satisfaire les invariances naturelles du problème par des groupes de transformations : si multiplier chaque variable par un facteur indépendant n'a pas d'influence, alors il faut une métrique invariante par le groupe des matrices diagonales strictement positives, par exemple une métrique produit qui découple les échelles et les corrélations. Enfin, de bonnes propriétés numériques (closes formes, algorithmes efficaces) sont essentielles pour utiliser cette géométrie en pratique.Dans ma thèse, j'étudie des géométries sur les matrices de covariance et de corrélation suivant ces principes. En particulier, je fournis les opérations géométriques associées qui sont les briques élémentaires pour calculer avec ces matrices.Sur les matrices SPD, je m'inspire de la caractérisation des métriques affine-invariantes pour caractériser les métriques continues invariantes par O(n) au moyen de trois fonctions multivariées continues. Je construis ainsi une classification de métriques : les contraintes imposées sur ces fonctions définissent des classes emboîtées satisfaisant des propriétés de stabilité. En particulier, je réinterprète la classe des "kernel metrics", j'introduis la famille des métriques "mixed-Euclidean" dont je calcule la courbure, et je résume et complète les connaissances sur les métriques classiques (log-euclidien, Bures-Wasserstein, BKM, power-Euclidean). Sur les matrices de corrélation de rang plein, je calcule les opérations riemanniennes de la métrique quotient-affine et je montre que, malgré sa construction intéressante et son invariance par permutations, sa courbure est non majorée et de signe non constant, ce qui rend sa géométrie très complexe en pratique. Pour pallier ce défaut majeur, j'introduis des métriques Hadamard ou même log-euclidiennes ainsi que leurs opérations géométriques. Pour retrouver l'invariance par permutations perdue, je définis deux nouvelles métriques log-euclidiennes invariantes par permutations, l'une d'elle étant invariante par une involution naturelle de l'espace. Je fournis aussi un algorithme efficace pour calculer les opérations géométriques associées, qui s'appuie sur le "scaling" de matrices SPD. Enfin, j'étudie la structure riemannienne stratifiée de la distance de Bures-Wasserstein sur les matrices de covariance. Je calcule le domaine de définition des géodésiques et le domaine d'injection dans chaque strate, puis je caractérise les courbes minimisant la longueur entre toutes les strates
In many applications, the data can be represented by covariance matrices or correlation matrices between several signals (EEG, MEG, fMRI), physical quantities (cells, genes), or within a time window (autocorrelation). The set of covariance matrices forms a convex cone that is not a Euclidean space but a stratified space: it has a boundary which is itself a stratified space of lower dimension. The strata are the manifolds of covariance matrices of fixed rank and the main stratum of Symmetric Positive Definite (SPD) matrices is dense in the total space. The set of correlation matrices can be described similarly.Geometric concepts such as geodesics, parallel transport, Fréchet mean were proposed for generalizing classical computations (interpolation, extrapolation, registration) and statistical analyses (mean, principal component analysis, classification, regression) to these non-linear spaces. However, these generalizations rely on the choice of a geometry, that is a basic operator such as a distance, an affine connection, a Riemannian metric, a divergence, which is assumed to be known beforehand. But in practice there is often not a unique natural geometry that satisfies the application constraints. Thus, one should explore more general families of geometries that exploit the data properties.First, the geometry must match the problem. For instance, degenerate matrices must be rejected to infinity whenever covariance matrices must be non-degenerate. Second, we should identify the invariance of the data under natural group transformations: if scaling each variable independently has no impact, then one needs a metric invariant under the positive diagonal group, for instance a product metric that decouples scales and correlations. Third, good numerical properties (closed-form formulae, efficient algorithms) are essential to use the geometry in practice.In my thesis, I study geometries on covariance and correlation matrices following these principles. In particular, I provide the associated geometric operations which are the building blocks for computing with such matrices.On SPD matrices, by analogy with the characterization of affine-invariant metrics, I characterize the continuous metrics invariant by O(n) by means of three multivariate continuous functions. Thus, I build a classification of metrics: the constraints imposed on these functions define nested classes satisfying stability properties. In particular, I reinterpret the class of kernel metrics, I introduce the family of mixed-Euclidean metrics for which I compute the curvature, and I survey and complete the knowledge on the classical metrics (log-Euclidean, Bures-Wasserstein, BKM, power-Euclidean).On full-rank correlation matrices, I compute the Riemannian operations of the quotient-affine metric. Despite its appealing construction and its invariance under permutations, I show that its curvature is of non-constant sign and unbounded from above, which makes this geometry practically very complex. I introduce computationally more convenient Hadamard or even log-Euclidean metrics, along with their geometric operations. To recover the lost invariance under permutations, I define two new permutation-invariant log-Euclidean metrics, one of them being invariant under a natural involution on full-rank correlation matrices. I also provide an efficient algorithm to compute the associated geometric operations based on the scaling of SPD matrices.Finally, I study the stratified Riemannian structure of the Bures-Wasserstein distance on covariance matrices. I compute the domain of definition of geodesics and the injection domain within each stratum and I characterize the length-minimizing curves between all the strata

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Grouy, Thibaut. "Radon-type transforms on some symmetric spaces." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2019. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/285815.

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Dans cette thèse, nous étudions des transformées de type Radon sur certains espaces symétriques. Une transformée de type Radon associe à toute fonction continue à support compact sur une variété $M$ ses intégrales sur une classe $Xi$ de sous-variétés de $M$. Le problème sur lequel nous nous concentrons est l'inversion d'une telle transformée, c'est-à-dire déterminer la fonction à partir de ses intégrales sur les sous-variétés dans $Xi$. Nous présentons d'abord la solution de ce problème inverse due à Sigurdur Helgason et François Rouvière, entre autres, lorsque $M$ est un espace symétrique riemannien isotrope et $Xi$ une certaine orbite de sous-variétés totalement géodésiques de $M$ sous l'action d'un groupe de transformations de Lie de $M$. La transformée de Radon associée est qualifiée de totalement géodésique.Sur les espaces symétriques pseudo-riemanniens semisimples, nous considérons une autre transformée de type Radon, qui associe à toute fonction continue à support compact ses intégrales orbitales, c'est-à-dire ses intégrales sur les orbites du sous-groupe d'isotropie du groupe des transvections. L'inversion des intégrales orbitales, qui est donnée par une formule-limite, a été obtenue par Sigurdur Helgason sur les espaces symétriques lorentziens à courbure sectionnelle constante et par Jeremy Orloff sur tout espace symétrique pseudo-riemannien semisimple de rang un. Nous résolvons le problème d'inversion des intégrales orbitales sur les espaces de Cahen-Wallach, qui sont les modèles d'espaces symétriques lorentziens indécomposables résolubles.Pour finir, nous nous intéressons aux transformées de type Radon sur les espaces symétriques symplectiques à courbure de type Ricci. L'inversion des orbitales intégrales sur ces espaces lorsqu'ils sont semisimples a déjà été obtenue par Jeremy Orloff. En revanche, lorsque ces espaces ne sont pas semisimples, la transformée donnée par les intégrales orbitales n’est pas inversible. Ensuite, nous déterminons les orbites de sous-variétés totalement géodésiques symplectiques ou lagrangiennes sous l'action d'un groupe de transformations de Lie de l'espace de départ. Dans ce contexte, la méthode d'inversion développée par Sigurdur Helgason et François Rouvière, entre autres, ne fonctionne que pour les transformées de Radon totalement géodésiques symplectiques sur les espaces symétriques kählériens à courbure holomorphe constante. Les formules d'inversion de ces transformées sur les espaces hyperboliques complexes sont dues à François Rouvière. Nous calculons les formules d'inversion de ces transformées sur les espaces projectifs complexes.
In this thesis, we study Radon-type transforms on some symmetric spaces. A Radon-type transform associates to any compactly supported continuous function on a manifold $M$ its integrals over a class $Xi$ of submanifolds of $M$. The problem we address is the inversion of such a transform, that is determining the function in terms of its integrals over the submanifolds in $Xi$. We first present the solution to this inverse problem which is due to Sigurdur Helgason and François Rouvière, amongst others, when $M$ is an isotropic Riemannian symmetric space and $Xi$ a particular orbit of totally geodesic submanifolds of $M$ under the action of a Lie transformation group of $M$. The associated Radon transform is qualified as totally geodesic.On semisimple pseudo-Riemannian symmetric spaces, we consider an other Radon-type transform, which associates to any compactly supported continuous function its orbital integrals, that is its integrals over the orbits of the isotropy subgroup of the transvection group. The inversion of orbital integrals, which is given by a limit-formula, has been obtained by Sigurdur Helgason on Lorentzian symmetric spaces with constant sectional curvature and by Jeremy Orloff on any rank-one semisimple pseudo-Riemannian symmetric space. We solve the inverse problem for orbital integrals on Cahen-Wallach spaces, which are model spaces of solvable indecomposable Lorentzian symmetric spaces.In the last part of the thesis, we are interested in Radon-type transforms on symplectic symmetric spaces with Ricci-type curvature. The inversion of orbital integrals on these spaces when they are semisimple has already been obtained by Jeremy Orloff. However, when these spaces are not semisimple, the orbital integral operator is not invertible. Next, we determine the orbits of symplectic or Lagrangian totally geodesic submanifolds under the action of a Lie transformation group of the starting space. In this context, the technique of inversion that has been developed by Sigurdur Helgason and François Rouvière, amongst others, only works for symplectic totally geodesic Radon transforms on Kählerian symmetric spaces with constant holomorphic curvature. The inversion formulas for these transforms on complex hyperbolic spaces are due to François Rouvière. We compute the inversion formulas for these transforms on complex projective spaces.
Doctorat en Sciences
info:eu-repo/semantics/nonPublished

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Pereira, Mike. "Champs aléatoires généralisés définis sur des variétés riemanniennes : théorie et pratique." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019PSLEM055.

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La géostatistique est la branche des statistiques s’intéressant à la modélisation des phénomènes ancrés dans l’espace au travers de modèles probabilistes. En particulier, le phénomène en question est décrit par un champ aléatoire (généralement gaussien) et les données observées sont considérées comme résultant d’une réalisation particulière de ce champ aléatoire. Afin de faciliter la modélisation et les traitements géostatistiques qui en découlent, il est d’usage de supposer ce champ comme stationnaire et donc de supposer que la structuration spatiale des données se répète dans le domaine d’étude.Cependant, lorsqu’on travaille avec des jeux de données spatialisées complexes, cette hypothèse devient inadaptée. En effet, comment définir cette notion de stationnarité lorsque les données sont indexées sur des domaines non euclidiens(comme des sphères ou autres surfaces lisses)? Quid également du cas où les données présentent structuration spatiale qui change manifestement d’un endroit à l’autre du domaine d’étude? En outre, opter pour des modèles plus complexes,lorsque cela est possible, s’accompagne en général d’une augmentation drastique des coûts opérationnels (calcul et mémoire), fermant alors la porte à leur application à de grands jeux de données. Dans ce travail, nous proposons une solution à ces problèmes s’appuyant sur la définition de champs aléatoires généralisés sur des variétés riemanniennes. D’une part, travailler avec des champs aléatoires généralisés permet d’étendre naturellement des travaux récents s’attachant à tirer parti d’une caractérisation des champs aléatoires utilisés en géostatistique comme des solutions d’équations aux dérivées partielles stochastiques. D’autre part, travailler sur des variétés riemanniennes permet à la fois de définir des champs sur des domaines qui ne sont que localement euclidiens, et sur des domaines vus comme déformés localement (ouvrant donc la porte à la prise en compte du cas non stationnaire). Ces champs généralisés sont ensuite discrétisés en utilisant une approche par éléments finis, et nous en donnons une formule analytique pour une large classe de champs généralisés englobant les champs généralement utilisés dans les applications. Enfin, afin de résoudre le problème du passage à l’échelle pour les grands jeux de données, nous proposons des algorithmes inspirés du traitement du signal sur graphe permettant la simulation, la prédiction et l’inférence de ces champs par des approches "matrix-free"
Geostatistics is the branch of statistics attached to model spatial phenomena through probabilistic models. In particular, the spatial phenomenon is described by a (generally Gaussian) random field, and the observed data are considered as resulting from a particular realization of this random field. To facilitate the modeling and the subsequent geostatistical operations applied to the data, the random field is usually assumed to be stationary, thus meaning that the spatial structure of the data replicates across the domain of study. However, when dealing with complex spatial datasets, this assumption becomes ill-adapted. Indeed, how can the notion of stationarity be defined (and applied) when the data lie on non-Euclidean domains (such as spheres or other smooth surfaces)? Also, what about the case where the data clearly display a spatial structure that varies across the domain? Besides, using more complex models (when it is possible) generally comes at the price of a drastic increase in operational costs (computational and storage-wise), rendering them impossible to apply to large datasets. In this work, we propose a solution to both problems, which relies on the definition of generalized random fields on Riemannian manifolds. On one hand, working with generalized random fields allows to naturally extend ongoing work that is done to leverage a characterization of random fields used in Geostatistics as solutions of stochastic partial differential equations. On the other hand, working on Riemannian manifolds allows to define such fields on both (only) locally Euclidean domains and on locally deformed spaces (thus yielding a framework to account for non-stationary cases). The discretization of these generalized random fields is undertaken using a finite element approach, and we provide an explicit formula for a large class of fields comprising those generally used in applications. Finally, to solve the scalability problem,we propose algorithms inspired from graph signal processing to tackle the simulation, the estimation and the inference of these fields using matrix-free approaches

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Weber, Patrick. "Cohomology groups on hypercomplex manifolds and Seiberg-Witten equations on Riemannian foliations." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2017. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/252914.

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The thesis comprises two parts. In the first part, we investigate various cohomological aspects of hypercomplex manifolds and analyse the existence of special metrics. In the second part, we define Seiberg-Witten equations on the leaf space of manifolds which admit a Riemannian foliation of codimension four.
Doctorat en Sciences
info:eu-repo/semantics/nonPublished

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Dellinger, Marie. "Etude asymptotique et multiplicité pour l'équation de Sobolev Poincaré." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00261595.

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Sur une variété riemanienne compacte de dimension supérieure à 3,
on considère une edp elliptique non linéaire à exposant critique particulière : l'équation de Sobolev Poincaré. D'une part, nous décrivons le comportement asymptotique d'une suite de solutions de cette équation grâce à une analyse fine de phénomènes de concentration. D'autre part, en imposant des invariances par des groupes d'isométries, nous montrons des résultats de multiplicité de solutions pour cette équation. Notre méthode permet aussi d'obtenir des multiplicités de solutions pour des équations plus classiques provenant du problème deYamabe et de Nirenberg, ainsi que
pour des équations à exposants sur critiques. Notre travail est intimement lié à la description des meilleures constantes dans des inégalités fonctionnelles de Sobolev associées aux équations.

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Hafassa, Boutheina. "Deux problèmes de contrôle géométrique : holonomie horizontale et solveur d'esquisse." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLS017/document.

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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 ∧

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Formont, Pierre. "Outils statistiques et géométriques pour la classification des images SAR polarimétriques hautement texturées." Phd thesis, Université Rennes 1, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00983304.

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Les radars à synthèse d'ouverture (Synthetic Aperture Radar ou SAR) permettent de fournir des images à très haute résolution de la surface de la Terre. Les algorithmes de classification traditionnels se basent sur une hypothèse de bruit gaussien comme modèle de signal, qui est rapidement mise en défaut lorsque l'environnement devient inhomogène ou impulsionnel, comme c'est particulièrement le cas dans les images SAR polarimétriques haute résolution, notamment au niveau des zones urbaines. L'utilisation d'un modèle de bruit composé, appelé modèle SIRV, permet de mieux prendre en compte ces phénomènes et de représenter la réalité de manière plus adéquate. Cette thèse s'emploie alors à étudier l'application et l'impact de ce modèle pour la classification des images SAR polarimétriques afin d'améliorer l'interprétation des classifications au sens de la polarimétrie et à proposer des outils adaptés à ce nouveau modèle. En effet, il apparaît rapidement que les techniques classiques utilisent en réalité beaucoup plus l'information relative à la puissance de chaque pixel plutôt qu'à la polarimétrie pour la classification. Par ailleurs, les techniques de classification traditionnelles font régulièrement appel à la moyenne de matrices de covariance, calculée comme une moyenne arithmétique. Cependant, étant donnée la nature riemannienne de l'espace des matrices de covariance, cette définition n'est pas applicable et il est nécessaire d'employer une définition plus adaptée à cette structure riemannienne. Nous mettons en évidence l'intérêt d'utiliser un modèle de bruit non gaussien sur des données réelles et nous proposons plusieurs approches pour tirer parti de l'information polarimétrique qu'il apporte. L'apport de la géométrie de l'information pour le calcul de la moyenne est de même étudié, sur des données simulées mais également sur des données réelles acquises par l'ONERA. Enfin, une étude préliminaire d'une extension de ces travaux au cas de l'imagerie hyperspectrale est proposée, de par la proximité de ce type de données avec les données SAR polarimétriques.

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Arsigny, Vincent. "Traitement de données dans les groupes de Lie : une approche algébrique. Application au recalage non-linéaire et à l'imagerie du tenseur de diffusion." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00121162.

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Ces dernières années, le besoin de cadres rigoureux pour traiter des données non-linéaires s'est développé considérablement en imagerie médicale. Ici, nous avons proposé plusieurs cadres généraux pour traiter certains de ces types de données, qui appartiennent à des groupes de Lie. Pour ce faire, nous nous sommes appuyés sur les propriétés algébriques de ces espaces. Ainsi, nous avons présenté un cadre de traitement général pour les matrices symétriques définies positives, appelé log-euclidien, très simple à utiliser et avec d'excellentes propriétés théoriques ; il est particulièrement adapté au traitement des images de tenseurs de diffusion. Nous avons également proposé des cadres, dits polyaffines, pour paramétrer les transformations localement rigides ou affines, en garantissant leur inversibilité avec d'excellentes propriétés théoriques. Leur utilisation est illustrée avec succès dans le cas du recalage localement rigide de coupes histologiques et du recalage 3D localement affine d'IRMs du cerveau humain. Ce travail nous a menés à proposer deux cadres généraux nouveaux pour le calcul de statistiques dans les groupes de Lie en dimension finie : d'abord le cadre log-euclidien, qui généralise notre travail sur les tenseurs, et un cadre basé sur la notion nouvelle de moyenne bi-invariante, dont les propriétés généralisent celles de la moyenne arithmétique des espaces euclidiens. Enfin, nous avons généralisé notre cadre log-euclidien aux déformations géométriques difféomorphes afin de permettre un calclul simple des statistiques sur ces transformations, ce qui ouvre la voie à un cadre général et cohérent pour les statistiques en anatomie computationnelle.

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