Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Motivé par la dualité de Howe dans la théorie des représentations de groupes de Lie, on cherche une construction analogue en géométrie symplectique, c'est-à-dire on souhaite que sa quantification géométrique décomposé de manière Howe-duale. On trouve que dans le contexte symplectique, le cadre correct est donné par deux groupes de Lie agissant sur la même variété symplectique si ces actions commutent et satisfont la condition de Howe symplectique, i. e., ces actions sont hamiltoniennes et leurs fonctions collectives sont leurs centralisateurs mutuelles dans l'algèbre de Poisson des fonctions lisses sur la variété symplectique. Une fois cette condition est remplie, nous pouvons décrire la structure d'orbites en détail. En particulier, il y a une bijection entre les orbites coadjointes dans une image d'application moment et celles dans l'image de l'autre application moment – or, il est cette bijection que nous appelerons la correspondance d’orbites coadjointes. On poursuit l'étude de la correspondance d’orbites coadjointes et on montre que, si les groupes de Lie qui agissent sont compacts et la variété symplectique est préquantifiable, l'intégralité est préservée par la correspondance. Ainsi, il est possible d'associer en même temps des représentations irréductibles aux deux orbites de la correspondance. Donc, nous avons une bijection entre certaines parties des duaux unitaires des deux groupes de Lie qui agissent sur la variété symplectique. En appliquant des résultats connus qui assurent que la quantification et la réduction commutent, nous constatons que la quantification d’une variété kählerienne (vue comme une représentation du produit des deux groupes qui agissent sur la variété) admet une décomposition en somme direct sans multiplicités de produits tensoriels des représentations irréductibles des deux groupes, les paires étant données par la bijection obtenue précédemment –parfaitement en accord avec la dualité de Howe. Ce résultat principal est accompagné par l’étude de la structure locale d’une variété avec deux actions hamiltoniennes qui commutent, ce qui donne une version locale de la correspondance d'orbites, ainsi que par des réflexions sur la relation entre la correspondance d'orbites coadjointes et la correspondance de feuilles symplectiques généralisées dans des paires duales singulières / Motivated by the representation-theoretic notion of Howe duality, we seek an analogous construction in symplectic geometry in the sense that its geometric quantization decomposes in a Howe dual fashion. We find that in the symplectic context, the correct setting is given by two Lie groups acting on a symplectic manifold when these two actions commute and satisfy the symplectic Howe ondition, i. e., these actions are Hamiltonian and their collective functions are their mutual centralizers in the Poisson algebra of smooth functions on the symplectic manifold. Once this condition is satisfied, we can describe the orbit structure in detail. In particular, there is a bijection between the coadjoint orbits in one moment image and those in the other moment image – this bijection is what we call the coadjoint orbit correspondence. We study the coadjoint orbit correspondence further and show, if the acting Lie groups are compact and the symplectic manifold is prequantizable, that it preserves integrality of the coadjoint orbits, so to both coadjoint orbits in the correspondence an irreducible representation can be associated. We thus have a bijection between certain parts of the unitary duals of both Lie groups acting on the symplectic manifold. Applying known results about the interchangeability of quantization and reduction, we see that for a Kähler manifold, its quantization (as a representation of the product of both groups acting on the manifold) decomposes into a multiplicity-free direct sum of tensor products of irreducibles of the individual groups, the pairs being given by the bijection obtained before – as one would expect according to Howe duality. This main result is accompanied by a study of the local structure of a manifold carrying two commuting Hamiltonian action which proves a local version of the orbit correspondence and by a discussion about the relation of the coadjoint orbit correspondence to the generalized symplectic leaf correspondence in singular dual pairs

Après avoir rappelé la définition et quelques propriétés des pseudogroupes de Lie, on définit les structures infinitésimales régulières. On peut toujours associer des connexions affines à de telles structures ; courbure et torsion de ces connexions. Équivalence locale de deux structures infinitésimales. Application à l'étude des structures presque complexes, presque paracomplexes, presque symplectiques, presque hermitiennes, presque parahermitiennes, presque quaternioniennes, presque quaternioniennes de deuxième espèce.

L'objet de cette thèse est l'étude de l'espace de modules des G2-fibrés principaux sur une courbe complexe projective connexe lisse, où G2 désigne le groupe de Lie exceptionnel de plus petit rang. Le groupe G2 est caractérisé via trois approches différentes, la première étant celle où G2 est défini comme le groupe des automorphismes de l'algèbre complexe des octaves de Cayley. Les différentes réductions et extensions que peut admettre un G2-fibré principal sont étudiées ainsi que la relation entre la stabilité d'un G2-fibré principal et celle du fibré vectoriel qui lui est associé. L'espace de modules des G2-fibrés principaux semi-stables est analysé. Nous obtenons notamment une caractérisation de son lieu lisse, une décomposition explicite de son lieu singulier en trois composantes connexes et une analyse de l'espace de Verlinde de niveau 1 pour le groupe G2.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Soit G un groupe algébrique réel simple de rang réel au moins 2 et P un sous-groupe parabolique de G. On montre que tout sous-groupe discret de G intersectant le radical unipotent de P en un réseau est un réseau aritmétique de G, sauf éventuellement lorsque G = SO(2,4n+2) et P est le stabilisateur d'un 2-plan isotrope. Ceci répond partiellement à une conjecture de Margulis, déjà étudiée par Hee Oh. On étudie aussi le cas où G est le produit de plusieurs groupes de rang 1, généralisant des résultats de Selberg, Benoist et Oh. / Let G be a real algebraic group of real rank at least 2 and P a parabolic subgroup of G. We prove that any discrete subgroup of G that intersects the unipotent radical of P in a lattice is an arithmetic lattice of G, except maybe when G=SO(2,4n+2) and P is the stabilizer of an isotropic 2-plane. This provide a partial answer to a conjecture of Margulis that was already studied by Hee Oh. We also study the case where G is a product of several rank 1 groups, generalising results of Selberg, Benoist and Oh.

Ce mémoire s'organise autour de deux cadres d'étude : d'une part, celui des espaces symétriques riemanniens non compacts X = G/K, pour lesquels nous prouvons un encadrement optimal et global en les variables d'espace et de temps, du noyau de la chaleur associé à l'opérateur de Laplace-Beltrami L ; d'autre part, dans le cas d'un groupe de Lie semi-simple G, nous montrons que tous les sous-laplaciens sur G qui induisent l'action de L sur X = G/K présentent des analogies avec L vis-à-vis de l'équation de la chaleur : le bas de leur spectre L^2 est le même, les distances de Carnot-Carathéodory associées sont comparables à la métrique riemannienne sur X et, surtout, les noyaux de la chaleur sont tous comparables (en temps grand) au noyau de la chaleur sur X. Nous en déduisons en particulier des encadrements très précis des noyaux de la chaleur dans ce cadre, ainsi que des fonctions de Green correspondantes.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Dans ce travail de thèse, nous proposons plusieurs algorithmespermettant d'estimer des paramètres évoluant sur des groupes de Lie. Cesalgorithmes s’inscrivent de manière générale dans un cadre bayésien, ce qui nouspermet d'établir une notion d'incertitude sur les paramètres estimés. Pour ce faire,nous utilisons une généralisation de la distribution normale multivariée aux groupesde Lie, appelée distribution normale concentrée sur groupe de Lie.Dans une première partie, nous nous intéressons au problème du filtrage de Kalmanà temps discret et continu-discret où l’état et les d’observations appartiennent à desgroupes de Lie. Cette étude nous conduit à la proposition de deux filtres ; le CD-LGEKFqui permet de résoudre un problème à temps continu-discret et le D-LG-EKF quipermet de résoudre un problème à temps discret.Dans une deuxième partie, nous nous inspirons du lien entre optimisation et filtragede Kalman, qui a conduit au développement du filtrage de Kalman étendu itéré surespace euclidien, en le transposant aux groupes de Lie. Nous montrons ainsicomment obtenir une généralisation du filtre de Kalman étendu itéré aux groupes deLie, appelée LG-IEKF, ainsi qu’une généralisation du lisseur de Rauch-Tung-Striebelaux groupes de Lie, appelée LG-RTS.Finalement, dans une dernière partie, les concepts et algorithmes d’estimation surgroupes de Lie proposés dans la thèse sont utilisés dans le but de fournir dessolutions au problème de la cartographie d'un environnement à partir d'une caméramonoculaire d'une part, et au problème de la localisation d'une caméra monoculairese déplaçant dans un environnement préalablement cartographié d'autre part. / In this thesis, we derive novel parameter estimation algorithmsdedicated to parameters evolving on Lie groups. These algorithms are casted in aBayesian formalism, which allows us to establish a notion of uncertainty for theestimated parameters. To do so, a generalization of the multivariate normaldistribution to Lie groups, called concentrated normal distribution on Lie groups, isemployed.In a first part, we generalize the Continuous-Discrete Extended Kalman Filter (CDEKF),as well as the Discrete Extended Kalman Filter (D-EKF), to the case where thestate and the observations evolve on Lie groups. We obtain two novel algorithmscalled Continuous-Discrete Extended Kalman Filter on Lie Groups (CD-LG-EKF) andDiscrete Extended Kalman Filter on Lie Groups (D-LG-EKF).In a second part, we focus on bridging the gap between the formulation of intrinsicnon linear least squares criteria and Kalman filtering/smoothing on Lie groups. Wepropose a generalization of the Euclidean Iterated Extended Kalman Filter (IEKF) toLie groups, called LG-IEKF. We also derive a generalization of the Rauch-Tung-Striebel smoother (RTS), also known as Extended Kalman Smoother, to Lie groups,called LG-RTS.Finally, the concepts and algorithms presented in the thesis are employed in a seriesof applications. Firstly, we propose a novel simultaneous localization and mappingapproach. Secondly we develop an indoor camera localization framework. For thislatter purpose, we derived a novel Rao-Blackwellized particle smoother on Liegroups, which builds upon the LG-IEKF and the LG-RTS.

Dans la présente thèse de doctorat, les C*-algèbres des groupes de Lie connexes réels nilpotents de pas deux et du groupe de Lie SL(2,R) sont caractérisées. En outre, comme préparation à une analyse de sa C*-algèbre, la topologie du spectre du produit semi-direct U(n) x H_n est décrite, où H_n dénote le groupe de Lie de Heisenberg et U(n) le groupe unitaire qui agit sur H_n par automorphismes. Pour la détermination des C*-algèbres de groupes, la transformation de Fourier à valeurs opérationnelles est utilisée pour appliquer chaque C*-algèbre dans l'algèbre de tous les champs d'opérateurs bornés sur son spectre. On doit trouver les conditions que satisfait l'image de cette C*-algèbre sous la transformation de Fourier et l'objectif est de la caractériser par ces conditions. Dans cette thèse, il est démontré que les C*-algèbres des groupes de Lie connexes réels nilpotents de pas deux et la C*-algèbre de SL(2,R) satisfont les mêmes conditions, des conditions appelées «limites duales sous contrôle normique». De cette manière, ces C*-algèbres sont décrites dans ce travail et les conditions «limites duales sous contrôle normique» sont explicitement calculées dans les deux cas. Les méthodes utilisées pour les groupes de Lie nilpotents de pas deux et pour le groupe SL(2,R) sont très différentes l'une de l'autre. Pour les groupes de Lie nilpotents de pas deux, on regarde leurs orbites coadjointes et on utilise la théorie de Kirillov, alors que pour le groupe SL(2,R), on peut mener les calculs plus directement / In this doctoral thesis, the C*-algebras of the connected real two-step nilpotent Lie groups and the Lie group SL(2,R) are characterized. Furthermore, as a preparation for an analysis of its C*-algebra, the topology of the spectrum of the semidirect product U(n) x H_n is described, where H_n denotes the Heisenberg Lie group and U(n) the unitary group acting by automorphisms on H_n. For the determination of the group C*-algebras, the operator valued Fourier transform is used in order to map the respective C*-algebra into the algebra of all bounded operator fields over its spectrum. One has to find the conditions that are satisfied by the image of this C*-algebra under the Fourier transform and the aim is to characterize it through these conditions. In the present thesis, it is proved that both the C*-algebras of the connected real two-step nilpotent Lie groups and the C*-algebra of SL(2,R) fulfill the same conditions, namely the “norm controlled dual limit” conditions. Thereby, these C*-algebras are described in this work and the “norm controlled dual limit” conditions are explicitly computed in both cases. The methods used for the two-step nilpotent Lie groups and the group SL(2,R) are completely different from each other. For the two-step nilpotent Lie groups, one regards their coadjoint orbits and uses the Kirillov theory, while for the group SL(2,R) one can accomplish the calculations more directly