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L’analyse harmonique vise à décomposer les phénomènes (souvent des fonctions) en constituantes plus simple à analyser, appelées « signaux ». Après avoir analysé ces constituantes, on recompose la fonction d’origine en essayant de conserver certaines propriétés. C’est donc l’approfondissement et la généralisation des concepts de série et transformée de Fourier. Elle a été largement appliquée en physique (elle vient en fait du questionnement des physiciens comme souvent au XXème siècle) : traitement des signaux, mécanique quantique, neurosciences. Nous verrons dans cet exposé comment généraliser ce concept aux groupes de Lie (appelé analyse harmonique sur les groupes de Lie) et quels sont les résultats connus aujourd’hui. Le lien avec les représentations des groupes sera aussi abordé.

Les groupoïdes généralisent de nombreuses notions mathématiques : groupes, espaces topologiques, relations d’équivalences, action de groupes. On peut associer à tout groupoïdes, une (C^*)-algèbre qui « encode » la structure de groupoïdes. Les groupoïdes agissent sur des objets fibrés. Par analogie des actions de groupes sur une (C^*)-algèbre, les groupoïdes vont agir sur des (C_0(X))-algèbres : ce sont des fibrés de (C^*)-algèbres. Je présenterai les propriétés générales des groupoïdes, la construction de la (C^*)-algèbre d’un groupoïde et enfin rapidement la notion de (C_0(X))-algèbres.

Le but de cet exposé est d’introduire la notion de L-infty algebroides et faire le lien avec les feuilletage singuliers. Je commencerai par rappeler la définition de L-infty algèbres (vu comme une généralisation des algèbres de Lie) et illustrer quelques exemples. Ensuite j’introduirai la définition de Lie infinie algebroides et présenter quelques resutats reliant les Lie infinie algebroides et les feuilletage singuliers.

Toute Lie infinie algebroides induit un feuilletage singuliers F (l’image de l’ancre). Une question naturelle est se demander si tout feuilletages singuliers provient d’une Lie infinie algébroide (lorsqu’elle existe on l’appelle “Lie infinie algébroide universelle de F”). Cette question en partie reste ouverte en revanche on connaît des cas où c’est toujours possible: dans le cas lisse, l’existence d’une résolution géométrique du feuilletage singulier est suffisant; dans le cas (localement ) analytique ou holomorphe elle existe toujours dans un voisinage de tout point de la variété. Cette Lie infinie algébroide lorsqu’elle existe elle est unique à homotopie près, ce qui justifie le nom “Lie infinie algébroide universelle”.

Dans le cadre de ma thèse, je m’intéresse à la simulation haute-fréquence de problèmes ondulatoires harmoniques en milieu non-homogène, qui posent d’importantes difficultés tant au niveau numérique que mathématique. D’un point de vue physique, ces problèmes décrivent la propagation d’ondes acoustiques en écoulement, aussi appelée aéroacoustique.

L’objectif principal est de développer une méthode de calcul parallèle efficace, dite de décomposition de domaine. Le principe est de partitionner le domaine de calcul en sous-domaines, puis d’itérer sur un problème défini aux interfaces qui connecte ces sous-domaines. La convergence de cette méthode dépend fortement de conditions de transmission définies aux interfaces.

Après vous avoir présenté le cadre de l’étude, je vous parlerai des outils mathématiques utilisés pour la construction de conditions de transmission appropriées. Ces outils sont issus de l’analyse microlocale et sont appliqués à l’opérateur Dirichlet-To-Neumann. Ensuite, je vous montrerai une application de la méthode pour un problème industriel 3D: le rayonnement acoustique d’un turboréacteur d’avion.

A un système quantique, on associe un espace de Hilbert. L’équation de Schrödinger sur cet espace permet d’étudier l’évolution des états de ce système dans le temps. Dans le cas où l’opérateur de Schrödinger est auto-adjoint, la solution de l’équation est donnée par un groupe unitaire. Les états asymptotiquement libres (c’est-à-dire se comportant en temps infini comme s’il n’y avait aucune interaction) correspondent au sous espace spectral absolument continu associé à l’opérateur de Schrödinger. Physiquement, on souhaite que l’image d’un état asymptotiquement libre par le groupe reste asymptotiquement libre. C’est ce qu’on appelle la complétude asymptotique.

Dans un premier temps je décrirai les axiomes qui permettent de décrire un système quantique. J’expliquerai ensuite quelque point de théorie spectrale ce qui nous permettra de définir les opérateurs d’ondes et de donner une définition mathématique de complétude asymptotique.

Intuitivement, un feuilletage est une partition d’une variété (M) en sous-variétés connexes de même dimension, appelées feuilles. On peut s’intéresser à l’espace des feuilles, défini comme le quotient de (M) par la relation d’équivalence (mathcal{R}) qui identifie deux points de (M) s’ils sont une une même feuille. Cependant, cet espace peut être très singulier. On construit alors le groupoïde d’holonomie, groupoïde de Lie qui contient (mathcal{R}). Nous illustrerons ces notions avec quelques exemples simples.

Le problème de Dirichlet sur un domaine lisse et borné (Omega subset mathbb{R}^n) est bien posé : il existe toujours une unique solution, et celle-ci possède la plus grande régularité possible. Lorsque (Omega) n’est pas lisse, par exemple pour un polyhèdre, cette dernière propriété n’est plus vraie. En faisant un changement de variable qui envoie la singularité “à l’infini”, je montrerai comment des résultats sur des variétés non-compactes permette de retrouver cette régularité.
Ce sera l’occasion d’évoquer quelques outils fondamentaux de l’analyse fonctionnelle : théorème de Lax-Milgram, inégalité de Poincaré…

Le laplacien est un opérateur différentiel qui apparaît dans de nombreux problèmes physiques. Ses valeurs propres correspondent, par exemple, aux notes que l’on entend lorsque l’on tape sur un tambour. Elles sont fortement liées à la géométrie de l’objet qu’on étudie (aire, périmètre, longueur de certaines courbes…). L’objectif de ma thèse est de proposer une manière intuitive et pratique de choisir des surfaces aléatoirement, et de donner des informations sur la répartition des valeurs propres du laplacien sur ces surfaces.

Les équations d’Einstein de la relativité décrivent le couplage entre le champ gravitationnel représenté par une métrique Lorentzienne g et la matière. Sous un certain choix de jauge, les équations d’Einstein peuvent s’écrire sous la forme d’un système d’EDP d’évolution, plus précisément des équations d’ondes quasilinéaires pour les composantes de la métrique (g), pour lesquelles le d’Alembertien est l’opérateur d’onde associé à la métrique Lorentzienne (g). La compréhension du comportement des solutions de ces équations en temps long est l’un des thèmes principaux de la relativité générale mathématique.

Au cours de cet exposé, je vais introduire les équations d’Einstein, expliquer certaines de leurs propriétés géométriques telles que leur covariance (de jauge) générale qui nous permettent de les considérer comme des EDP d’évolution (non-linéaires). J’expliquerai ensuite des idées générales pour aborder des résultats d’existence globaux (en temps) pour ces équations. En particulier, je soulignerai l’importance de donner du sens à des solutions à faible régularité pour obtenir des résultats d’existence globaux pour de nombreuses équations d’évolution non-linéaires.