En 1993, Conway et Schneeberger fournirent un critère simple permettant de déterminer si une forme quadratique donnée représente tous les entiers positifs ; le théorème des 15. Dans ce mémoire, nous nous intéressons à un problème analogue, soit la recherche d’un critère similaire permettant de détecter si une forme quadratique en trois variables représente tous les entiers impairs. On débute donc par une introduction générale à la théorie des formes quadratiques, notamment en deux variables, puis on expose différents points de vue sous lesquels on peut les considérer. On décrit ensuite le théorème des 15 et ses généralisations, en soulignant les techniques utilisées dans la preuve de Bhargava. Enfin, on démontre deux théorèmes qui fournissent des critères permettant de déterminer si une forme quadratique ternaire représente tous les entiers impairs. / In 1993, Conway and Schneeberger gave a simple criterion allowing one to determine whether a given quadratic form represents all positive integers ; the 15-theorem. In this thesis, we investigate an analogous problem, that is the search for a similar criterion allowing one to detect if a quadratic form in three variables represents all odd integers. We start with a general introduction to the theory of quadratic forms, namely in two variables, then, we expose different points of view under which quadratic forms can be considered. We then describe the 15-theorem and its generalizations, with a particular emphasis on the techniques used in Bhargava’s proof of the theorem. Finally, we give a proof of two theorems which provide a criteria to determine whether a ternary quadratic form represents all odd integers. / Les calculs numériques ont été effectués à l'aide du logiciel SAGE.

Cette thèse en théorie algorithmique des nombres présente un nouvel algorithme probabiliste pour résoudre des équations quadratiques sur Z ou Q en dimension 5 sans utiliser de factorisation. Il est d'une complexité nettement meilleure que les algorithmes existants pour résoudre ce genre d'équations et repose sur deux algorithmes : celui de Simon et celui de Pollard et Schnorr. Après quelques rappels sur la théorie des formes quadratiques, on explique comment fonctionne cet algorithme. La suite consiste en l'analyse détaillée de cet algorithme pour laquelle on utilisera une version effective du théorème de densité de Tchebotarev.

Les espaces d'ordres abstraits sont introduits par M. Marshall dans les années 70, dans la perspective d'offrir un cadre abstrait à l'étude des formes quadratiques. Vers le début des années 90, les travaux de M. Dickmann, L. de Lima et de F. Miraglia, ont donné naissance à la version duale des groupes spéciaux. Le premier thème que nous traiterons est la caractérisation des points d'un espace d'ordres du corps de fonctions d'une variété réelle, nous reprendrons un résultat de Brumfiel affirmant l'existence d'une correspondance entre ces ordres et des ultrafiltres de semi-algébriques. Nous appliquerons ceci au corps R(x,y). Suivra la caractérisation des ordres de ce corps à travers la notion de demi-branche de Bézout. Le second thème traite des principes locaux-globaux généralisés (ou Conjecture pp). Le premier résultat de la thèse porte sur la séparation des constructibles et sur la principalité des basiques. Nous montrerons que le langage des groupes spéciaux nous offre une vision claire du fait que ces principes découlent trivialement du principe de l'isotropie étendu. Le second résultat traite des contre-exemples à la conjecture dans le cas de la conique rationnelle donnée par l'équation x2+y2=3. Le dernier résultat (le plus important), aborde la conjecture pp dans le cadre du corps R(x,y). Nous nous intéresserons à des familles de polynômes vérifiant certaines conditions géométriques et montrerons que toute formule pp, ayant ses paramètres dans cette famille, vérifie un principe local-global. Nous les baptiserons formules V-universelles. Nous clorons le dernier chapitre par deux méthodes de construction.

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La géométrie algébrique réelle est dans sa définition la plus simple, l'étude des ensembles de solutions d'un système d'équations polynomiales à coefficients réelles. Dans cette vaste thématique, on se concentre sur les intersections de quadriques où déjà le cas de trois quadriques reste largement ouvert. Notre sujet peut être résumé comme l'étude topologique des variétés algébriques réelles et l'interaction entre leur topologie d'une part et leur déformations et dégénérations d'autre part, un problème issu du 16ième problème de Hilbert et enrichi par des développements récents. Au cours de cette thèse, nous allons nous focaliser sur les intersections maximales de quadriques réelles et en particulier démonter l'existence de telles intersections en utilisant des développements issus des recherches effectuées depuis la fin des années 80. Dans le cas d'intersections de trois quadriques, nous allons mettre en évidence le lien très étroits entre ces intersections d'une part et les courbes planes d'autre part, et démontrer que l'étude des M-courbes (une des problématiques du 16ième problème de Hilbert) peut se faire à travers l'étude des intersections maximales. Nous utiliserons ensuite les résultats sur les courbes planes nodales afin de déterminer dans certains cas les classes de déformations d'intersections de trois quadriques réelles. / Real algebraic geometry is in its simplest definition, the study of sets of solutions of a system of polynomial equations with real coefficients. In this theme, we focus on the intersections of quadrics where already the case of three quadrics remains wide open. Our subject can be summarized as the topological study of real algebraic varieties and interaction between their topology on the one hand and their deformations and degenerations on the other hand, a problem coming from the 16th Hilbert problem and enriched by recent developments. In this thesis, we will focus on maximum intersections of real quadrics and particularly prove the existence of such intersections using research developments made since the late 80. In the case of intersections of three quadrics, we will point the very close link between the intersections on the one hand and on the other plane curves, and show that the study of M-curves (one of the problems of the 16th Hilbert problem) may be done through the study of maximum intersections. Next, we will use the study on nodal plane curves to determine in some cases deformation classes of intersections of three real quadrics.

Les espaces d'ordres abstraits sont introduits par M. Marshall dans les années 70, dans la perspective d'offrir un cadre abstrait à l'étude des formes quadratiques. Vers le début des années 90, les travaux de M. Dickmann, L. de Lima et de F. Miraglia, ont donné naissance à la version duale des groupes spéciaux. Le premier thème que nous traiterons est la caractérisation des points d'un espace d'ordres du corps de fonctions d'une variété réelle, nous reprendrons un résultat de Brumfiel affirmant l'existence d'une correspondance entre ces ordres et des ultrafiltres de semi-algébriques. Nous appliquerons ceci au corps R(x,y). Suivra la caractérisation des ordres de ce corps à travers la notion de demi-branche de Bézout. Le second thème traite des principes locaux-globaux généralisés (ou Conjecture pp). Le premier résultat de la thèse porte sur la séparation des constructibles et sur la principalité des basiques. Nous montrerons que le langage des groupes spéciaux nous offre une vision claire du fait que ces principes découlent trivialement du principe de l'isotropie étendu. Le second résultat traite des contre-exemples à la conjecture dans le cas de la conique rationnelle donnée par l'équation x2+y2=3. Le dernier résultat (le plus important), aborde la conjecture pp dans le cadre du corps R(x,y). Nous nous intéresserons à des familles de polynômes vérifiant certaines conditions géométriques et montrerons que toute formule pp, ayant ses paramètres dans cette famille, vérifie un principe local-global. Nous les baptiserons formules V-universelles. Nous clorons le dernier chapitre par deux méthodes de construction. / Spaces of orderings were introduced in the last of 70s by M. Marshall, in order to provide an abstract framework to the study of a generalized theory of quadratic forms. In the 90s, the work of M. Dickmann , joined by his student L. Lima and his collaborator F. Miraglia , gave rise to the dual version of this theory, the special groups. First, we focus on the characterization of points of a space of orderings in special the case of function fields of real varieties, we review a Brumfiel?s result proving the existence of a one-to-one correspondence between points of such a space and some family of ultrafilters of semi-algebraic sets of the variety. We apply this to the case where the field is R(x,y). Another characterization uses the concept of Bezout?s half-branch. The second topic deals with a generalized local-global principle, known as the pp-conjecture. The first new result of this thesis focuses on the separation of constructibles and the principality of basics. We show that the first order language traduces well these properties and offers a clear vision that they derive trivially from extended isotropy theorem. The second result presents a generalized counter-example to the pp-conjecture in the case of the rational conic defined by the equation x2 + y2 = 3. The last result (most important), addresses the pp-conjecture in the context of the space of orderings of the field R(x,y). We will focus on families of polynomials satisfying certain geometric conditions and show that any pp-formula, with its parameters in this family, verifies a local-global principle. We baptize them V-universal formulas. We close the last chapter by two construction methods.

Cette thèse se concentre sur l'étude de quelques propriétés arithmétiques de certaines variétés algébriques qui sont ''les plus simples'' en un sens géométrique et qui sont définies sur des corps de type géométrique. Elle se compose de trois chapitres. Dans le premier chapitre, indépendant des deux autres, on s'intéresse à la propriété d'approximation faible pour une variété projective lisse rationnellement connexe X définie sur le corps de fonctions K=k(C) d'une courbe algébrique C sur un corps k. Supposons que X possède un K-point rationnel. En utilisant des méthodes géométriques, on démontre que X(K) est Zariski dense dans X si k est un corps fertile, et que l'approximation faible en un certain ensemble de places de bonne réduction vaut pour X sous des hypothèses supplémentaires convenables. Lorsque k est un corps fini, on obtient l'approximation faible en une place quelconque de bonne réduction pour une surface cubique lisse sur K ainsi qu'un résultat sur l'approximation faible d'ordre zéro pour des hypersurfaces cubiques de dimension supérieure sur K.Les deux autres chapitres forment la seconde partie de la thèse, où on travaille sur le corps des fractions K d'un anneau intègre local R, hensélien, excellent de dimension 2 dont le corps résiduel k est souvent supposé fini et où on emploie des outils plus algébriques. On étudie d'abord la ramification et la cyclicité des algèbres à division sur un tel corps K. On démontre en particulier que toute classe de Brauer d'ordre n premier à la caractéristique résiduelle sur K est d'indice divisant n^2 et que la cyclicité d'une classe de Brauer d'ordre premier peut être testée localement sur les corps complétés par rapport aux valuations discrètes de K. Ces résultats sont appliqués dans le dernier chapitre pour étudier l'arithmétique des formes quadratiques sur K. On montre que toute forme quadratique de rang \ge 9 sur K possède un zéro non trivial. Si K est le corps des fractions d'un anneau de séries formelles A[[t]] sur un anneau de valuation discrète complet A, on a prouvé le principe local-global pour toute forme quadratique de rang \ge 5 sur K. Pour K général on a établi le principe local-global pour les formes de rang 5. Le cas des formes de rang 6,7 ou 8 est ouvert.

Cette thèse se concentre sur l'étude de quelques propriétés arithmétiques de certaines variétés algébriques qui sont ``les plus simples'' en un sens géométrique et qui sont définies sur des corps de type géométrique. Elle se compose de trois chapitres. Dans le premier chapitre, indépendant des deux autres, on s'intéresse à la propriété d'approximation faible pour une variété projective lisse rationnellement connexe X définie sur le corps de fonctions K=k(C) d'une courbe algébrique C sur un corps k. Supposons que X possède un K-point rationnel. En utilisant des méthodes géométriques, on démontre que X(K) est Zariski dense dans X si k est un corps fertile, et que l'approximation faible en un certain ensemble de places de bonne réduction vaut pour X sous des hypothèses supplémentaires convenables. Lorsque k est un corps fini, on obtient l'approximation faible en une place quelconque de bonne réduction pour une surface cubique lisse sur K ainsi qu'un résultat sur l'approximation faible d'ordre zéro pour des hypersurfaces cubiques de dimension supérieure sur K.Les deux autres chapitres forment la seconde partie de la thèse, où on travaille sur le corps des fractions K d'un anneau intègre local R, hensélien, excellent de dimension 2 dont le corps résiduel k est souvent supposé fini et où on emploie des outils plus algébriques. On étudie d'abord la ramification et la cyclicité des algèbres à division sur un tel corps K. On démontre en particulier que toute classe de Brauer d'ordre n premier à la caractéristique résiduelle sur K est d'indice divisant n^2 et que la cyclicité d'une classe de Brauer d'ordre premier peut être testée localement sur les corps complétés par rapport aux valuations discrètes de K. Ces résultats sont appliqués dans le dernier chapitre pour étudier l'arithmétique des formes quadratiques sur K. On montre que toute forme quadratique de rang \ge 9 sur K possède un zéro non trivial. Si K est le corps des fractions d'un anneau de séries formelles A[[t]] sur un anneau de valuation discrète complet A, on a prouvé le principe local-global pour toute forme quadratique de rang \ge 5 sur K. Pour K général on a établi le principe local-global pour les formes de rang 5. Le cas des formes de rang 6,7 ou 8 est ouvert. / This thesis is concerned with the study of some arithmetic properties of certain algebraic varieties which are ``simplest'' in some geometric sense and which are defined over fields of geometric type. It consists of three chapters. In the first chapter, which is independent of the other two, we consider the weak approximation property for a smooth projective rationally connecte d variety X defined over the function field K=k(C) of an algebraic curve C over a field k. Suppose that X admits a K-rational point. Using geometric methods we prove that X(K) is Zariski dense in X if k is a large field, and that under suitable hypotheses weak approximation with respect to a set of places of good reduction holds for X. When k is a finite field, we obtain weak approximation at any given place of good reduction for a smooth cubic surface over K as well as a zero-th order weak approximation result for higher dimensional cubic hypersurfaces over K.The second part of the thesis consists of the last two chapters, where we work over the fraction field K of a 2-dimensional, excellent, henselian local domain R whose residue field k is often assumed to be finite, and where we use more algebraic tools. We first study the ramification and the cyclicity of division algebras over such a field K. We show in particular that every Brauer class over K of order n, which is prime to the residue characteristic, has index dividing n^2, and that the cyclicity of a Brauer class of prime order can be tested locally over the completions of K with respect to discrete valuations. These results are used in the last chapter to study the arithmetic of quadratic forms over K. We prove that every quadratic form of rank \ge 9 over K has a nontrivial zero. When K is the fraction field of a power series ring A[[t]] over a complete discrete valuation ring A, we prove the local-global principle for quadratic forms of rank \ge 5 over K. For general K we prove the local-global principle for quadratic forms of rank 5. The local-global principle for quadratic forms of rank 6, 7 or 8 is still open in the general case.