Thesis advisor: Ian Biringer / We consider the space $\rootedH2$ of all complete hyperbolic surfaces without boundary with a basepoint equipped with the pointed Gromov-Hausdorff topology. Continuous paths within $\rootedH2$ arising from certain deformations on a hyperbolic surface and concrete geometric constructions are studied. These include changing some Fenchel-Nielsen parameters of a subsurface, pinching a simple closed geodesic to a cusp, and inserting an infinite strip along a proper bi-infinite geodesic. We then use these paths to show that $\rootedH2$ is path-connected and that it is locally weakly connected at points whose underlying surfaces are either the hyperbolic plane or hyperbolic surfaces of the first kind. / Thesis (PhD) — Boston College, 2021. / Submitted to: Boston College. Graduate School of Arts and Sciences. / Discipline: Mathematics.

Cette thèse est consacrée à l'étude de certains processus aléatoires à valeurs dans les arbres continus. Nous définissons d'abord un cadre conceptuel pour cette étude, en construisant une topologie polonaise sur l'espace des R-arbres localement compacts, complets et munis d'une mesure borélienne localement finie. Cette topologie, dite de Gromov-Hausdorff-Prokhorov, permet alors la définition de processus de Markov à valeurs arbre. Nous donnons ensuite une nouvelle construction du processus d'élagage d'Abraham-Delmas-Voisin, qui est un exemple de processus qui prend ses valeurs dans les arbres de Lévy. Notre construction, qui dévoile une nouvelle structure généalogique des arbres de Lévy, est trajectorielle, et permet d'identifier explicitement les transitions du processus d'élagage. Nous appliquons cette description à l'étude de certains temps d'arrêt, comme le premier temps auquel le processus franchit une hauteur donnée. Nous décrivons le processus à cet instant grâce à une nouvelle décomposition de type spinal. Enfin, nous nous intéressons à la fragmentation d'Aldous-Pitman de l'arbre brownien d'Aldous. En particulier, nous étudions, à la suite d'Abraham et Delmas, l'effet de cette fragmentation sur les sous-arbres discrets de l'arbre brownien. Le nombre de coupures nécessaires avant d'isoler la racine, convenablement renormalisé, converge vers une variable aléatoire de Rayleigh ; nous donnons un théorème central limite qui précise les fluctuations autour de cette limite / In this thesis, we study continuum tree-valued processes. First, we define an abstract framework for these processes, by constructing a metric on the space of locally compact, complete R-trees, endowed with a locally finite Borel measure. This topology, called Gromov-Hausdorff-Prokhorov topology, allows for the definition of tree-valued Markov processes. We then give a new construction of the pruning process of Abraham-Delmas-Voisin, which is an example of a Lévy tree-valued process. Our construction reveals a new genealogical structure of Lévy trees. Furthermore, it is a path wise construction, which describes the transitions of the process explicitly. We apply this description to the study of certain stopping times, such as the first moment the process crosses a given height. We describe the process at that time through a new spinal decomposition. Finally, we focus on the Aldous-Pitman fragmentation of Aldous's Brownian tree. Following Abraham and Delmas, we study the effect of the fragmentation on discrete subtrees of the Brownian tree. The number of cuts needed to isolate the root, suitably renormalized, converges towards a Rayleigh-distributed random variable; we prove a Central Limit Theorem describing the fluctuations around this limit

Building on the work of Conrad Plaut and Valera Berestovskii regarding uniform spaces and the covering spectrum of Christina Sormani and Guofang Wei developed for geodesic spaces, the author defines and develops discrete homotopy theory for metric spaces, which can be thought of as a discrete analog of classical path-homotopy and covering space theory. Given a metric space, X, this leads to the construction of a collection of covering spaces of X - and corresponding covering groups - parameterized by the positive real numbers, which we call the [epsilon]-covers and the [epsilon]-groups. These covers and groups evolve dynamically as the parameter decreases, changing topological type at specific parameter values which depend on the topology and local geometry of X. This leads to the definition of a critical spectrum for metric spaces, which is the set of all values at which the topological type of the covers change. Several results are proved regarding the critical spectrum and its connections to topology and local geometry, particularly in the context of geodesic spaces, refinable spaces, and Gromov-Hausdorff limits of compact metric spaces. We investigate the relationship between the critical spectrum and covering spectrum in the case when X is geodesic, connections between the geometry of the [epsilon]-groups and the metric and topological structure of the [epsilon]-covers, as well as the behavior of the [epsilon]-covers and critical values under Gromov-Hausdorff convergence.

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Cette thèse est consacrée à l'étude de certains processus aléatoires à valeurs dans les arbres continus. Nous définissons d'abord un cadre conceptuel pour cette étude, en construisant une topologie polonaise sur l'espace des R-arbres localement compacts, complets et munis d'une mesure borélienne localement finie. Cette topologie, dite de Gromov-Hausdorff-Prokhorov, permet alors la définition de processus de Markov à valeurs arbre. Nous donnons ensuite une nouvelle construction du processus d'élagage d'Abraham-Delmas-Voisin, qui est un exemple de processus qui prend ses valeurs dans les arbres de Lévy. Notre construction, qui dévoile une nouvelle structure généalogique des arbres de Lévy, est trajectorielle, et permet d'identifier explicitement les transitions du processus d'élagage. Nous appliquons cette description à l'étude de certains temps d'arrêt, comme le premier temps auquel le processus franchit une hauteur donnée. Nous décrivons le processus à cet instant grâce à une nouvelle décomposition de type spinal. Enfin, nous nous intéressons à la fragmentation d'Aldous-Pitman de l'arbre brownien d'Aldous. En particulier, nous étudions, à la suite d'Abraham et Delmas, l'effet de cette fragmentation sur les sous-arbres discrets de l'arbre brownien. Le nombre de coupures nécessaires avant d'isoler la racine, convenablement renormalisé, converge vers une variable aléatoire de Rayleigh ; nous donnons un théorème central limite qui précise les fluctuations autour de cette limite

京都大学 / 新制・課程博士 / 博士(理学) / 甲第22974号 / 理博第4651号 / 新制||理||1668(附属図書館) / 京都大学大学院理学研究科数学・数理解析専攻 / (主査)教授 山口 孝男, 教授 藤原 耕二, 教授 入谷 寛 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Science / Kyoto University / DFAM

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