• « Ô mon beau pendule ! » :

Si grand nombre d’entre vous ont déjà vu le Professeur Tournesol s’amuser avec son pendule, le pendule cycloïdal de Huygens vous sera sans doute étranger.

Le premier est simplement le système matériel composé d’un fil accroché à une extrémité et d’une masse accrochée à son autre extrémité. Le tout oscille sous l’effet du poids. On s’interrogera sur la période des oscillations du pendule i.e. le temps que met la bille pour faire un aller-retour. Dépend-t-il de la masse ? De la longueur du fil ? De l’angle initial auquel on lâche la masse ? À l’aide de théorèmes de la mécanique newtonienne, nous mettrons en équation le mouvement du pendule simple et répondrons théoriquement à ces questions.
Dans le cas de l’approximation des petits angles, l’équation de l’oscillateur harmonique fournit l’isochronisme des oscillations i.e. la période ne dépend pas de l’angle initial auquel on lâche la masse. On s’interroge : Quelle est donc exactement le temps pris par la masse pour effectuer une période ?

On s’interroge ensuite : Mais quelle courbe du plan (si elle existe !) devrait suivre la masse pour que le temps de parcours mis pour effectuer une période ne dépende pas de l’endroit où on la lâche ? Cette question occupât l’esprit de ceux qui, désireux de partir à la découverte du Monde, cherchaient un moyen de se repérer avec précision en mer. Le pendule devait alors permettre de mesurer le temps, sans se dérègler sous la houle. Surprise : cette trajectoire n’est pourtant rien de plus que la trajectoire  que fait  la valve d’une roue de vélo lorsque le ce dernier roule sur du plat.

• « Le niveau de distribution de la fonction somme des chiffres le long des progressions arithmétiques » :

Pour $q\geq 2, n\in \mathbb{N}$, soit $s_{q}(n)$ la somme des chiffres de $n$ écrit en base $q$. L. Spiegelhofer (2020) a prouvé que la suite de Thue-Morse a un niveau de distribution de 11, améliorant un ancien résultat de Fouvry et Mauduit. Nous généralisons ce résultat aux suites de type $\left\{\exp\left(2\pi i \frac{\ell}{b}s_{q(n)}\right)\right\}_{n\in\mathbb{N}}$ et fournissons un exposant explicite dans la borne supérieure.

• « Stonean spaces » :

In this talk we will give an introduction to stonean spaces. We will show that stonean spaces are exactly the projective objects in the category of compact Hausdorff spaces, and every compact Hausdorff space is a continuous image of a stonean space. As an application, we show that condensed sets (i.e. sheaves on the site of category of stone spaces) are equivalent to sheaves on the site of category of compact Hausdorff spaces, and to sheaves on the site of category of stonean spaces.

Cet exposé discute de quelques résultats originaux qui ne sont généralement pas enseignés dans un cursus classique du Supérieur en Mathématiques. Il s’agit en effet du lemme de Wielandt (1949), du théorème de Kleinecke-Shirokov (1957-1956) et du théorème de Fulglede-Putnam-Rosenblum (1950-1951-1958). Provenant historiquement de la théorie des algèbres d’opérateurs, il est en fait naturel de les traduire dans le langage des algèbres de Banach dont leur père, le mathématicien soviétique I. M. Gelfand, a démontré entre 1939 et 1941 la complémentarité singulière qui s’exprime entre algèbre et analyse.

C’est cette complémentarité qui est réaffirmée ici. Ces résultats gravitent tous autour de la notion de (non)-commutativité qui est le cœur de la mécanique quantique et de la théorie des opérateurs. Plusieurs démonstrations du théorème de Wielandt sont proposées dont l’une avec l’aide du théorème de Kleinecke-Shirokov. Les résultats ci-dessus sont mis en lumière par quelques réflexions dans l’algèbre $\mathcal{M}_n(\mathbb{C})$ des matrices carrées et par des questions personnelles sur les propriétés d’un couple $(a,b)$ d’éléments dans certaines $\mathbb{C}$-algèbres contraint à satisfaire une relation du type $[a,b]=\alpha a, ~ \alpha \in \mathbb{C}^*$. L’exposé est enrichi de remarques historiques et contextuelles sur la théorie des algèbres de Banach et des opérateurs.

Lors d’une palpitante partie de Qui-Est-Ce et des enjeux qu’une glorieuse victoire peut y représenter, il paraît fondamental d’y établir des stratégies solides : Quelles sont les questions qui optimisent nos chances de gagner ? Nous aborderons cette question sous le prisme de la théorie de l’information. Plus précisément, nous aborderons la notion d’entropie et en exhiberons quelques propriétés fondamentales pour mieux la cerner. Nous en profiterons pour introduire l’entropie relative, aussi appelée divergence de Kullback-Leibler, et présenter quelques résultats qui la font intervenir, notamment dans la théorie des grandes déviations avec le théorème de Sanov.

Journée conviviale et mathématique pour la rentrée des doctorants de l’IECL.

Programme : 

Matin :

• 9h : Accueil café
• 9h30 : Fatma Aouissaoui : Détection de ruptures faibles dans les modèles CHARN ;
• 10h10 : Hichem Zouari : Entiers friables sous contraintes digitales ;
• 10h50 : Pause ;
• 11h20 : Zeinab Mohamad Ali : Well-posedness and stabilization of coupled hyperbolic equations involving Timoshenko and Rao-Nakra systems by various types of controls ;
• 12h20 : Pause repas.

Après-midi :

• 14h : Yann Millot : De la ligne de fuite aux jeux de société ;
• 15h : Benjamin Florentin : Un analogue de l’hypothèse de Riemann en géométrie spectrale ;
• 15h40 : Pause ;
• 16h : Benjamin Larvaron :  Modélisation de la dégradation de batteries Lithium-ion avec incertitudes à l’aide de processus Gaussiens ;
• 16h40 : Serena Pedon : L’équation fonctionnelle de la fonction Zêta de Riemann ;
• 17h20 : Fin.

Pour clôturer l’année en beauté, journée de fin d’année des doctorants de l’IECL de Metz qui permettra de nous retrouver une dernière fois entre doctorants, nouveaux docteurs et amis !

Dans l’ordre alphabétique, les présentations seront de :

• Benjamin Alvarez (Centre de Physique Théorique, Université de Toulon) : << Une introduction à la théorie quantique des champs >> ;
• Nathan Couchet (Université Clermont Auvergne) : << Il était une fois le théorème de Rockland >>

Dans cet exposé nous allons présenter l’Histoire du théorème de Rockland datant de 1978.

Ce théorème fait un pont magistral entre la théorie des représentations de groupe et le caractère hypo-elliptique d’un opérateur différentiel homogène invariant à gauche par translation sur un groupe de Lie. Originalement démontré pour le groupe d’Heisenberg, Helffer et Nourrigat ont montré en 1979 que le théorème demeurait vrai pour les groupes de Lie gradués. En 2017, Dave et Haller ont énoncé la condition de Rockland filtrée, en lien étroit avec le calcul pseudodifférentiel groupoïdal de van Erp et Yuncken (2017).

Bien entendu, nous ferons les rappels nécessaires sur les algèbres de Lie graduées, la théorie des représentations de groupe et des opérateurs différentiels. Nous illustrerons la puissance de ce théorème au détour d’exemples historiques.

• Amine Hazzami (IECL-Probabilités) : << Et si un colonel ivre se mettait aux jeux stochastiques ? >> ;
• Ruben Louis (IECL-ATN) : << Structure de Poisson et résolution des équations de Hamilton par quadratures >>

Dans cet exposé je vais  présenter l’application principale des structures de Poisson « théorie
des systèmes hamiltoniens intégrables ». Les systèmes intégrables apparaissent en mécanique classique comme systèmes mécaniques avec un nombre suffisant de constantes de mou-
vement, souvent provenant d’une symétrie (invariance par rotation, par translation,…), impliquant qu’une intégration explicite des equations de mouvement soit possible. Les structures de Poisson jouent un rôle très dans l’étude des systèmes intégrables.

• Aurélie Paull (IECL-ATN) : << Le groupe de Heisenberg associé à un corps fini: un groupe un peu spécial… >> ;
• Nathan Toumi (IECL-ATN) : << Normes de Gowers pour une généralisation de la suite de Thue-Morse >> ;
• Maxime Wagner (IECL-ATN) : << Tout ce que vous ne saviez pas sur le donut, à tore ou à raison >>.

Au travers de deux grands problèmes de la Physique et plus généralement de l’Histoire des mathématiques, cet exposé vise à motiver l’étude des opérateurs différentiels. Nous discuterons dans un premier temps de géométrie spectrale en dimension 1 et 2. Il existe en effet un lien entre le nombre de valeurs propres du laplacien et la géométrie du domaine associée à l’équation acoustique d’Helmholtz.

Dans un second temps, nous explorerons la naissance du concept de solution fondamentale d’un opérateur différentiel. Celui-ci suggère deux notions aujourd’hui fondamentales : l’ellipticité et l’hypo-ellipticité.

Enfin, si le temps nous est favorable, nous parlerons du théorème original de Rockland de 1978, lequel dresse un parallèle entre hypo-ellipticité et théories des représentations du groupe d’Heisenberg.

L’objectif de cette journée est de rassembler les doctorants de Nancy et de Metz afin de faire plus ample connaissance autour d’exposés mathématiques.

Le programme est de 3 exposés le matin et 3 exposés le soir. La journée se passera entièrement à l’Amphi 7.

Organisateurs: Nicolas Frantz (Metz), Jimmy Payet (Metz) et Pierre Popoli (Nancy).