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Cette thèse se situe dans le cadre de la vérification de systèmes distribués. Plus précisément, nous nous intéressons aux méthodes de preuve de convergence d'algorithmes distribués s'exécutant sur des réseaux en anneau de taille paramétrée. Cette étude distingue de plus le cas des algorithmes probabilistes de celui des algorithmes déterministes.

Le travail présenté dans ce mémoire porte sur le diagnostic de systèmes non linéaires en temps continu. Dans le but de déterminer le type et l'apparition de défauts, des résidus structurés sont générés à partir de filtres, en respectant les étapes suivantes : - la première étape est une phase de découplage d'une partie de l'état du système de l'effet des perturbations. Nous proposons une méthode qui permet de diminuer la dimension de ce sous-espace d'état de manière à limiter au maximum la propagation de ces perturbations dans l'espace d'état ; - la deuxième étape est l'étude de l'ensemble des sous-espaces d'état sensibles aux défauts considérés dans le but de déterminer s'il est possible de les détecter et isoler. En supposant la non-apparition simultanée de plusieurs défauts, une analyse structurelle des caractéristiques géométriques du système est menée. Ainsi, des conditions nécessaires et suffisantes à l'isolation des défauts moins sévères que celles associées à la résolution du F.P.R.G. sont proposées ; - la troisième et dernière étape est la synthèse d'un filtre d'isolation des défauts considérés. Une méthode systématique assurant une expression explicite de l'injection de sortie est proposée. Une étude de la convergence des estimations de l'état du filtre vers l'état réel du système est également effectuée à partir de la théorie de la contraction. L'ensemble de la méthode est appliquée sur le système des ``3 cuves''. Des simulations mettent en relief les résultats obtenus et l'apport des méthodes proposées. Le dernier chapitre porte sur les prémices d'un formalisme algébrique du diagnostic pour les systèmes linéaires qui semble être une perspective intéressante pour les systèmes non linéaires.

HOMOGENEISATION NUMERIQUE DE PARAMETRES PETROPHYSIQUES POUR DES MAILLAGES DESTRUCTURES EN SIMULATION DE RESERVOIR : Dans cette thèse on s?intéresse aux méthodes d?homogénéisations qui nécessitent la résolution de problèmes locaux soumis à des conditions aux limites. Dans la première partie on étudie une méthode avec des conditions aux limites linéaires applicables sur des maillages déstructurés. On montre qu?en utilisant une méthode d?éléments finis mixtes [resp. conformes] on obtient une approximation numérique inférieure [resp. supérieure] du tenseur équivalent. On démontre également un résultat de stabilité pour la G-convergence parabolique. Des approximations numériques du tenseur équivalent calculées sur des domaines 2D et 3D déstructurés sont données ainsi que des simulations d?écoulements monophasiques et diphasiques permettant de valider la méthode. Dans la deuxième partie on définit une nouvelle méthode de mise à l?échelle permettant de prendre en compte des conditions aux limites quelconques appliquées aux problèmes locaux. Sur des maillages déstructurés le tenseur équivalent est déterminé en minimisant l?écart des énergies dissipées (ou. des vitesses moyennes) locales et globales. On obtient, en utilisant les techniques du contrôle optimal, un algorithme de calcul effectif qui permet de retrouver, pour les conditions aux limites classiques, les résultats bien connus. Des résultats de convergence et des estimations d?erreurs sont établis. On montre enfin que cette méthode est stable pour la G-convergence et quelques essais numériques 2D sont présentés.

Dans la limite "diluée" où les nombres d'arêtes et de sommets divergent de manière comparable, il est naturel d'espérer que divers invariants classiques en théorie des graphes seront essentiellement déterminés par la seule "géométrie locale" du graphe -- c'est à dire, informellement, par l'aspect d'une boule de petit rayon autour d'un "sommet typique". Cette heuristique a pour origine l'étude des systèmes de particules en physique statistique, où sous certaines conditions, les contributions microscopiques provenant de sites suffisamment éloignés peuvent être considérées comme mutuellement indépendantes dans le calcul des grandeurs macroscopiques fondamentales du système. Mathématiquement, cette précieuse absence d'intéractions à longue portée peut se décrire rigoureusement à l'aide d'une propriété topologique : la continuité de l'invariant considéré vis-à-vis de la convergence locale faible des graphes. Tout invariant pour lequel on peut établir une telle continuité admettra aussitôt une limite déterministe le long de la plupart des suites de graphes aléatoires classiques, et pourra être efficacement approximé par des algorithmes locaux et distribués, indépendamment de la taille totale du système. Dans cette thèse, nous établissons la continuité de quatre invariants de graphes qui jouent un rôle essentiel en théorie comme dans les applications : la distribution spectrale empirique, la dimension du noyau de la matrice d'adjacence, la taille d'un couplage maximum, et le polynôme énumérant certaines familles de sous-graphes couvrants. Plus précisément, nous montrons qu'il existe une unique manière localement cohérente d'étendre chacune de ces notions aux limites locales faibles de graphes finis, et que ce prolongement est continu. Pour les modèles de graphes aléatoires classiques, les équations de cohérence locale se simplifient en une équation aux distributions que nous résolvons explicitement. Cela conduit à de nouvelles formules asymptotiques, ainsi qu'à la simplification, l'unification et la généralisation de divers résultats jusqu'alors isolés.

Dans cette thèse, on modélise le fonctionnement d'un système soumis à une dégradation continue. Ce système est considéré en panne dès que le niveau de dégradation dépasse un certain seuil critique fixé a priori. Dans ce travail, on s'intéresse tout d'abord aux temps d'atteinte de seuils critiques (déterministe ou aléatoire) pour un processus gamma non homogène. Une nouvelle approche est proposée ensuite pour décrire la dégradation d'un système. Cette approche consiste à considérer que la dégradation résulte de la somme d'un processus gamma et d'un mouvement brownien indépendant. Comme la dégradation du système est également influencée par l'environnement, il est intéressant d'envisager un modèle intégrant des covariables. En se basant sur le premier modèle, on suppose que les variables explicatives agissent seulement sur le processus gamma du modèle et qu'elles sont intégrées de manière à affecter l'échelle du temps. Ces modèles (avec ou sans covariables) sont décrits par des paramètres que l'on cherche à estimer. On étudie aussi leurs comportements asymptotiques (convergence et normalité asymptotique). Finalement des tests numériques aussi qu'une application à des données réelles de grande taille sont présentés pour illustrer nos méthodes.

Nous étudions l'influence des perturbations géométriques des parois d'un domaine sur les solutions d'équations aux dérivées partielles à valeurs vectorielles, à travers un effet géométrique appelé l'effet de rugosité. Cet effet consiste à transformer des conditions de non pénétration imposées sur une suite de parois oscillantes convergeant vers une paroi lisse, en une condition qualifiée de glissement dirigé avec friction, ou friction-driven, dont une formulation générale a été obtenue en 2009 par Bucur, Feireisl et Necasova. Nous caractérisons l'effet de rugosité produit par des parois périodiques ou cristallines à l'aide des mesures de Young et de mesures capacitaires permettant de comprendre l'effet des oscillations des vecteurs normaux. D'autre part, nous démontrons la stabilité de la trajectoire d'un solide déformable à faible nombre de Reynolds, par rapport aux déformations qu'on lui impose, et proposons un schéma numérique de résolution du modèle. C'est une première étape vers la compréhension d'un effet de rugosité dynamique produit par une famille continue de micro-déformations du bord. Enfin, nous considérons le problème de la traînée d'un solide immergé dans un fluide visqueux, avec des conditions friction-driven sur la paroi solide. Après avoir montré que le problème est bien posé, nous décrivons le problème de minimisation de la traînée en termes de micro-structure de la paroi associée à la condition friction-driven. À l'aide d'outils de gamma-convergence, nous montrons que ce problème de micro-optimisation de forme possède une solution. Nous validons ces résultats par des exemples numériques et mettons en oeuvre une méthode numérique d'optimisation.

<p>I denna avhandling studerar vi nödvändiga och tillräckliga villkor för svag konvergens av första-sällan-händelsetider för semi-Markovska processer.</p><p>I introduktionen ger vi nödvändiga grundläggande definitioner och beskrivningar av modeller som betraktas i avhandlingen, samt ger några exempel på situationer i vilka metoder av första-sällan-händelsetider kan vara lämpliga att använda. Dessutom analyserar vi publicerade resultat om asymptotiska problem för stokastiska funktionaler som definieras på semi-Markovska processer.</p><p>I artikel A betraktar vi första-sällan-händelsetider för semi-Markovska processer med en ändlig mängd av lägen. Vi ger också en sammanfattning av våra resultat om nödvändiga och tillräckliga villkor för svag konvergens, samt diskuterar möjliga tillämpningar inom aktuarie-området.</p><p>I artikel B redovisar vi i detalj de resultat som annonseras i artikel A och bevisen för dem. Vi ger också nödvändiga och tillräckliga villkor för svag konvergens av första-sällan-händelsetider för semi-Markovska processer med en ändlig mängd av lägen i ett icke-triangulärt tillstånd. Dessutom beskriver vi med hjälp av Laplacetransformationen klassen av alla möjliga gränsfördelningar.</p><p>I artikel C studerar vi villkor av svag konvergens av flöden av sällan-händelser i ett icke-triangulärt tillstånd. Vi formulerar nödvändiga och tillräckliga villkor för konvergens, och beskriver klassen av alla möjliga gränsflöden. Vi tillämpar också våra resultat i asymptotisk analys av icke-ruin-sannolikheten för störda riskprocesser.</p><p>I artikel D ger vi nödvändiga och tillräckliga villkor för svag konvergens av första-sällan-händelsetider för semi-Markovska rocesser med en ändlig mängd av lägen i ett triangulärt tillstånd, samt beskriver klassen av alla möjliga gränsfördelningar. Resultaten utvidgar slutsatser från artikel B till att gälla för ett allmänt triangulärt tillstånd.</p><p>I artikel E ger vi nödvändiga och tillräckliga villkor för svag konvergens av flöden av sällan-händelser för semi-Markovska processer i ett triangulärt tillstånd. Detta generaliserar resultaten från artikel C till att beskriva ett allmänt triangulärt tillstånd. Vidare ger vi tillämpningar av våra resultat på asymptotiska problem av störda riskprocesser och till kösystemen med snabb service.</p> / <p>In this thesis we study necessary and sufficient conditions for weak convergence of first-rare-event times for semi-Markov processes, we describe the class of all possible limit distributions, and give the applications of the results to risk theory and queueing systems.</p><p>In paper <b>A</b>, we consider first-rare-event times for semi-Markov processes with a finite set of states, and give a summary of our results concerning necessary and sufficient conditions for weak convergence of first-rare-event times and their actuarial applications.</p><p>In paper <b>B</b>, we present in detail results announced in paper <b>A</b> as well as their proofs. We give necessary and sufficient conditions for weak convergence of first-rare-event times for semi-Markov processes with a finite set of states in non-triangular-array mode and describe the class of all possible limit distributions in terms of their Laplace transforms.</p><p>In paper <b>C</b>, we study the conditions for weak convergence for flows of rare events for semi-Markov processes with a finite set of states in non-triangular array mode. We formulate necessary and sufficient conditions of convergence and describe the class of all possible limit stochastic flows. In the second part of the paper, we apply our results to the asymptotical analysis of non-ruin probabilities for perturbed risk processes.</p><p>In paper <b>D</b>, we give necessary and sufficient conditions for the weak convergence of first-rare-event times for semi-Markov processes with a finite set of states in triangular array mode as well as describing the class of all possible limit distributions. The results of paper <b>D</b> extend results obtained in paper <b>B</b> to a general triangular array mode.</p><p>In paper <b>E</b>, we give the necessary and sufficient conditions for weak convergence for the flows of rare events for semi-Markov processes with a finite set of states in triangular array case. This paper generalizes results obtained in paper <b>C</b> to a general triangular array mode. In the second part of the paper, we present applications of our results to asymptotical problems of perturbed risk processes and to queueing systems with quick service</p>

Mes travaux traitent essentiellement des marchés financiers incomplets. J'ai choisi de les regrouper en trois parties. La première traite de la caractérisation de l'hypothèse d'absence d'opportunité d'arbitrage et de ses implications en termes d'évaluation. La seconde explore deux pistes possibles pour l'évaluation et la couverture d'actifs dérivés en marché incomplet : la sur-réplication et l'exploitation de la condition de No Good Deal. Enfin, le dernière partie s'intéresse aux comportements limites ainsi qu'à la stabilité des choix optimaux des agents par rapport à des perturbations de leur évaluation du risque. Dans ce contexte, nous nous intéressons aussi à d'autres règles d'évaluation : les prix d'utilités.