Nous montrons que les puissances de la fonction profil isopérimétrique, associée à une variété riemannienne fermée, vérifient une famille d'inéquations différentielles non linéaires du second ordre, paramétrées par un minorant de la courbure de Ricci et la dimension de la variété. Nous en déduisons des propriétés analytiques du profil, des renseignements géométriques et topologiques concernant les domaines minimisants et des théorèmes de comparaison et de pincement du profil isopérimétrique. Nous retrouvons en particulier des versions améliorées de l'inégalité de Lévy-Gromov. Ensuite, nous observons que tous ces résultats de comparaison se généralisent au cadre des variétés fermées munies de la distance riemannienne et d'une mesure ayant une densité régulière positive par rapport à la mesure riemannienne, la minoration uniforme sur la courbure de Ricci étant alors remplacée par une hypothèse de type courbure-dimension. Enfin, nous précisons, lorsqu'une suite de variétés compactes converge vers une variété compacte pour la distance de Gromov-Hausdorff, dans quel sens la suite de leurs profils tend vers le profil de la variété limite.

Nous calculons presque sûrement, simultanément, les dimensions de Hausdorff des ensembles de branches infinies de la frontière d'un arbre de Galton-Watson super-critique (muni d'une métrique aléatoire) le long desquelles les moyennes empiriques d'une marche aléatoire de branchement vectorielle admettent un ensemble donné de points limites. Cela va au-delà de l'analyse multifractale, question pour laquelle nous complétons les travaux antérieurs en considérant les ensembles associés à des niveaux situés dans la frontière du domaine d'étude. Nous utilisons une méthode originale dans ce contexte, consistant à construire des mesures de Mandelbrot inhomogènes appropriées. Cette méthode est inspirée de l'approche utilisée pour résoudre des questions similaires dans le contexte de la dynamique hyperboliques pour les moyennes de Birkhoff de potentiels continus. Elle exploite des idées provenant du chaos multiplicatif et de la théorie de la percolation pour estimer la dimension inférieure de Hausdorff des mesures de Mandelbrot inhomogènes. Cette méthode permet de renforcer l'analyse multifractale en raffinant les ensembles de niveaux de telle sorte qu'ils contiennent des branches infinies le long desquels on observe une version quantifiée de la loi des grands nombres d'Erdös Renyi ; de plus elle permet d'obtenir une loi de type $0-\infty$ pour les mesures de Hausdorff de ces ensembles. Nos résultats donnent naturellement des informations géométriques et de grandes déviations sur l'hétérogénéité du processus de naissance le long des différentes branches infinies de l'arbre de Galton-Watson.

Je présente dans ce mémoire mes travaux sur les limites d'échelle de grandes structures aléatoires. Il s'agit de décrire les structures combinatoires dans la limite des grandes tailles en prenant un point de vue objectif dans le sens où on cherche des limites des objets, et non pas seulement de paramètres caractéristiques (même si ce n'est pas toujours le cas dans les résultats que je présente). Le cadre général est celui des structures critiques pour lesquelles on a typiquement des distances caractéristiques polynomiales en la taille, et non concentrées. Sauf exception, ces structures ne sont en général pas adaptées aux applications informatiques. Elles sont cependant essentielles de part l'universalité de leurs propriétés asymptotiques, prouvées ou attendues. Je parle en particulier d'arbres uniformément choisis, de graphes aléatoires, d'arbres couvrant minimaux et de partitions récursives de domaines du plan:<br/> <strong>Arbres aléatoires uniformes.</strong> Il s'agit ici de mieux comprendre un objet limite essentiel, l'arbre continu brownien (CRT). Je présente quelques résultats de convergence pour des modèles combinatoires ''non-branchants'' tels que des arbres sujets aux symétries et les arbres à distribution de degrés fixée. Je décris enfin une nouvelle décomposition du CRT basée sur une destruction partielle.<br/> <strong>Graphes aléatoires.</strong> J'y décris la construction algorithmique de la limite d'échel-le des graphes aléatoires du modèle d'Erdös--Rényi dans la zone critique, et je fais le lien avec le CRT et donne des constructions de l'espace métrique limite. <strong>Arbres couvrant minimaux.</strong> J'y montre qu'une connection avec les graphes aléatoires permet de quantifier les distances dans un arbre convrant aléatoire. On obtient non seulement l'ordre de grandeur de l'espérance du diamètre, mais aussi la limite d'échelle en tant qu'espace métrique mesuré. Partitions récursives. Sur deux exemples, les arbres cadrant et les laminations du disque, je montre que des idées basées sur des théorèmes de point fixe conduisent à des convergences de processus, où les limites sont inhabituelles, et caractérisées par des décompositions récursives.

For every positive, decreasing, summable sequence $a=(a_i)$, we can construct a Cantor set $C_a$ associated with $a$. These Cantor sets are not necessarily self-similar. Their dimensional properties and measures have been studied in terms of the sequence $a$. In this thesis, we extend these results to a more general collection of Cantor sets. We study their Hausdorff and packing measures, and compare the size of Cantor sets with the more refined notion of dimension partitions. The properties of these Cantor sets in relation to the collection of cut-out sets are then considered. The multifractal spectrum of $\mathbf{p}$-Cantor measures on these Cantor sets are also computed. We then focus on the special case of homogeneous Cantor sets and obtain a more accurate estimate of their exact measures. Finally, we prove the $L^p$-improving property of the $\mathbf{p}$-Cantor measure on a homogeneous Cantor set as a convolution operator.

Given a factor code [pi] from a shift of finite type X onto an irreducible sofic shift Y, and a fully supported ergodic measure v on Y we give an explicit upper bound on the number of ergodic measures on X which project to v and have maximal entropy among all measures in the fiber [pi]-1{v}. This bound is invariant under conjugacy. We relate this to an important construction for finite-to-one symbolic factor maps.

In this thesis, we investigate examples of random walks on free products of cyclic groups. Free products are groups that contain words constructed by concatenation with possible simplifications[20]. Mairesse in [17] proved that the harmonic measure on the boundary of these random walks has a Markovian Multiplicative structure (this is a class of Markov measures which requires fewer parameters than the usual Markov measures for its description ), and also showed how in the case of the harmonic measure these parameters can be found from Traffic Equations. Then Mairesse and Math ́eus in [20] continued investigation of these random walks and the associated Traffic Equations. They introduced the Stationary Traffic Equations for the situation when the measure is shift-invariant in addition to being μ-invariant. In this thesis, we review these developments as well as explicitly describe several concrete examples of random walks on free products, some of which are new.

In this dissertation we study graph directed Markov systems (GDMS) and limit sets associated with these systems. Given a GDMS S, by the Hausdorff dimension spectrum of S we mean the set of all positive real numbers which are the Hausdorff dimension of the limit set generated by a subsystem of S. We say that S has full Hausdorff dimension spectrum (full HD spectrum), if the dimension spectrum is the interval [0, h], where h is the Hausdorff dimension of the limit set of S. We give necessary conditions for a finitely primitive conformal GDMS to have full HD spectrum. A GDMS is said to be regular if the Hausdorff dimension of its limit set is also the zero of the topological pressure function. We show that every number in the Hausdorff dimension spectrum is the Hausdorff dimension of a regular subsystem. In the particular case of a conformal iterated function system we show that the Hausdorff dimension spectrum is compact. We introduce several new systems: the nearest integer GDMS, the Gauss-like continued fraction system, and the Renyi-like continued fraction system. We prove that these systems have full HD spectrum. A special attention is given to the backward continued fraction system that we introduce and we prove that it has full HD spectrum. This system turns out to be a parabolic iterated function system and this makes the analysis more involved. Several examples have been constructed in the past of systems not having full HD spectrum. We give an example of such a system whose limit set has positive Lebesgue measure.

In this dissertation we focus on the application of thermodynamic formalism to non-autonomous and random dynamical systems. Specifically we use the thermodynamic formalism to investigate the dimension of various fractal constructions via the, now standard, technique of Bowen which he developed in his 1979 paper on quasi-Fuchsian groups. Bowen showed, roughly speaking, that the dimension of a fractal is equal to the zero of the relevant topological pressure function. We generalize the results of Rempe-Gillen and Urbanski on non-autonomous iterated function systems to the setting of non-autonomous graph directed Markov systems and then show that the Hausdorff dimension of the fractal limit set is equal to the zero of the associated pressure function provided the size of the alphabets at each time step do not grow too quickly. In trying to remove these growth restrictions, we present several other systems for which Bowen's formula holds, most notably ascending systems. We then use these various constructions to investigate the Hausdorff dimension of various subsets of the Julia set for different large classes of transcendental meromorphic functions of finite order which have been perturbed non-autonomously. In particular we find lower and upper bounds for the dimension of the subset of the Julia set whose points escape to infinity, and in many cases we find the exact dimension. While the upper bound was known previously in the autonomous case, the lower bound was not known in this setting, and all of these results are new in the non-autonomous setting. We also use transfer operator techniques to prove an almost sure invariance principle for random dynamical systems for which the thermodynamical formalism has been well established. In particular, we see that if a system exhibits a fiberwise spectral gap property and the base dynamical system is sufficiently well behaved, i.e. it exhibits an exponential decay of correlations, then the almost sure invariance principle holds. We then apply these results to uniformly expanding random systems like those studied by Mayer, Skorulski, and Urbanski and Denker and Gordin.

This diploma project is focused on use the fractals in diffractive optical elements. Properties of diffraction patterns of various fractals are investigated. Properties of some simpler non-fractal structures are investigated too. Diffraction patterns are created by computer with program written in Delphi programming language. Potentialities of use the fractals in security optical elements (holograms) and their advantages against the classic non-fractal structures.

京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(理学) / 甲第19468号 / 理博第4128号 / 新制||理||1594(附属図書館) / 32504 / 京都大学大学院理学研究科数学・数理解析専攻 / (主査)准教授 矢野 孝次, 教授 上田 哲生, 教授 重川 一郎 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Science / Kyoto University / DFAM