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The Multiplicative Ergodic Theorem is a powerful tool for studying certain types of dynamical systems, involving real matrix cocycles. It gives a block diagonalization of these cocycles, according to the Lyapunov exponents. We ask if it is always possible to refine the diagonalization to a block upper-triangularization, and if not over the real numbers, then over the complex numbers. After building up to the posing of the question, we prove that there are counterexamples to this statement, and give concrete examples of matrix cocycles which cannot be block upper-triangularized. / Graduate / 0405 / jahoran@uvic.ca

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Ce travail propose différents modèles de mathématiques issus à des phénomènes naturels. L'outil indispensable à cette étude sont les inclusions différentielles, les équations (ou les systèmes d'équations) différentielles ou aux dérivées partielles et la théorie des bifurcations. La nature des ces équations dépend du problème traité: il peut s'agir d'équations de transport, de réaction-diffusion, d'équations non-locales, etc. Nous souhaitons apporter ici quelques informations et explications sur les différents modèles que nous allons étudier. Dans la première partie, il s'agit d'étudier l'existence des solutions, critère de compacité pour l'ensemble de solutions ainsi que la continuité de l'opérateur solution pour certaines classes d'inclusions différentielles impulsives de type neutre, un exemple d'application est traité à la fin de cet première partie, c'est une extension des résultats obtenus dans l'étude théorique. La seconde partie s'attache à l'analyse d'un autre modèle mathématique décrivant l'évolution de la maladie du cancer, il s'agit d'un système d'équations différentielles avec impulsions, les équations différentielles représentent l'évolution des cellules normales, cancéreuses sensibles et cancéreuses résistantes. Les impulsions représentent la chimiothérapie. On considère le cas de l'absence des cellules de la tumeur et on utilise un traitement préventif pour éradiquer la maladie, on étudie tout d'abord les conditions de stabilité des solutions triviales qui représentent l'éradication de la maladie, puis on traite le cas des bifurcations de solutions non triviales qui représentent le retour de maladie. On s'intéresse dans la dernière partie à la modélisation de la maladie d'Alzheimer. On construit un modèle qui décrit d'une part la formation de plaque amyloide {in vivo}, et d'autre part les interactions entre les oligomères A$\beta$ et la protéine prion qui induiraient la perte de mémoire. On mène l'analyse mathématique de ce modèle dans un cas particulier puis dans un cas plus général où le taux de polymérisation est une loi de puissance.

On démontre que les difféomorphismes partiellement hyperboliques admettant un feuilletage central invariant compact sont dynamiquement cohérent et en plus ils ont la propriété de pistage. En supposant une direction instable uni-dimensionnelle et orientée on peut prouver que le difféomorphisme projette en un automorphisme hyperbolique de tore dans l'espace des feuilles centrales.

Ce mémoire de thèse s'articule en deux parties. La premiière partie s'intéresse à la robustesse du nombre de reproduction de base R0 et du nombre de reproduction type T, qui sont des seuils pour des systèmes épidémiques. Nous montrons que ces paramètres seuils ne sont pas des jauges fiables pour évaluer la distance qui sépare le Jacobien J du système, calculé au point d'équilbre sans maladie à l'ensemble des matrices stables (S) si J est instable, ( respectivement 'a l'ensemble des matrices instables ( U) si J est stable). La deuxième partie se penche sur l'étude d'un modèle déterministe (S V E I R), o'u S représente les susceptibles, V les vaccinés, E les latents, I les infectieux et R les immuns. Dans le dit modèle, les vaccinés sont considérés comme des "susceptibles dans une moindre mesure" du fait que le vaccin ne garantit pas une immunité totale. Le nombre de reproduction de base Rvac qui assure l'existence et l'unicité de l'équilibre endémique est déterminé La globale stabilité de l'équilibre endémique est établie en utilisant les techniques de Lyapunov quand Rvac > 1. Ce réesultat améliore un résultat de Gumel et al.

Les bâtiments consomment plus de 40 % de l'énergie mondiale. Bien que nombre de propositions pour améliorer la gestion de l'énergie dans les bâtiments aient été avancées, cette problématique demeure essentiellement ouverte. Cette thèse porte sur le développement et l'évaluation d'une commande prédictive pour la gestion de l'énergie dans le bâtiment ainsi que l'étude de l'embarcabilité de l'algorithme de contrôle sur une cible temps-réel (Roombox - Schneider-Electric). En plus des divers simulations montrant l'intêret d'une telle approche, ce travail explore aussi la capacité de la commande prédictive à s'adapter à des scénarii complexes (prix variable de l'énergie, bâtiments multi-sources, contraintes de ressources, stockage d'énergie, ...). Ce travail propose l'élaboration d'une architecture de commande distribuée pour contrôler les paramètres de confort dans chaque zone du bâtiment sous respect de contraintes de ressources globales. Cette thèse CIFRE a été préparée au sein du laboratoire Gipsa-lab en partenariat avec Schneider-Electric dans le cadre du programme HOMES (www.homesprogramme.com).

Turbulence is ubiquitous in naturally-occurring and man-made flows. Despite its importance in scientific and engineering applications, the transition from smooth laminar flow to disorganized turbulent flow is poorly understood. In some cases, the transition can be understood in the context of linear stability theory, which predicts when the underlying laminar solution will become unstable as a parameter is varied. For a large class of flows, however, this approach fails spectacularly, with theory predicting that the laminar flow is stable but experiments and simulations showing the emergence of spatiotemporal complexity. In this dissertation, the direct or subcritical transition to turbulence in Taylor-Couette flow (i.e., the flow between independently rotating co-axial cylinders) is studied experimentally. Chapter 1 discusses different scenarios for the transition to turbulence and recent advances in understanding the subcritical transition within the framework of dynamical systems theory. Chapter 2 presents a comprehensive review of earlier investigations of linearly stable Taylor-Couette flow. Chapter 3 presents the first systematic study of long-lived super-transients in Taylor-Couette flow with the aim of determining the correct dynamical model for turbulent dynamics in the transitional regime. Chapter 4 presents the results of experiments regarding the stability of Taylor-Couette flow to finite-amplitude perturbations in the form of injection/suction of fluid from the test section. Chapter 5 presents numerical investigations of axisymmetric laminar states with realistic boundary conditions. Chapter 6 discusses in detail the implementation of time-resolved tomographic particle image velocimetry (PIV) in the Taylor-Couette geometry and presents preliminary tomographic PIV measurements of the growth of turbulent spots from finite-amplitude perturbations. The main results are summarized in Chapter 7.

Given a C*-algebra $A$ endowed with an action $\alpha$ of $\R$ and an $\alpha$-invariant trace $\tau$, there is a canonical dual trace $\widehat \tau$ on the crossed product $A \rtimes_\alpha \R$. This dual trace induces (as would any suitable trace) a real-valued homomorphism $\widehat \tau_* : K_0(A \rtimes_\alpha \R) \to \R$ on the even $K$-theory group. Recall there is a natural isomorphism $\phi_\alpha^i : K_i(A) \to K_{i+1}(A \rtimes_\alpha \R)$, the Connes-Thom isomorphism. The attraction of describing $\widehat \tau_* \circ \phi_\alpha^1$ directly in terms of the generators of $K_1(A)$ is clear. Indeed, the paper where the isomorphisms $\{\phi_\alpha^0,\phi_\alpha^1\}$ first appear sees Connes show that $\widehat \tau_* \phi_\alpha^1[u] = \frac{1}{2 \pi i} \tau(\delta(u) u^*)$, where $\delta = \frac{d}{dt} \big|_{t=0} \alpha_t(\cdot)$ and $u$ is any appropriate unitary. A careful proof of the aforementioned result occupies a central place in this thesis. To place the result in its proper context, the right-hand side is first considered in its own right, i.e., in isolation from mention of the crossed-product. A study of 1-parameter dynamical systems and exterior equivalence is undertaken, with several useful technical results being proven. A connection is drawn between a lemma of Connes on exterior equivalence and projections, and a quantum-mechanical theorem of Bargmann-Wigner. An introduction to the Connes-Thom isomorphism is supplied and, in the course of this introduction, a refined version of suspension isomorphism $K_1(A) \to K_0(\susp A)$ is formulated and proven. Finally, we embark on a survey of unbounded traces on C*-algebras; when traces are allowed to be unbounded, there is inevitably a certain amount of hard, technical work needed to resolve various domain issues and justify various manipulations. / Graduate / 0280