L’opérateur de Laplace-Hodge est un opérateur différentiel qui généralise le Laplacien traditionnel aux formes différentielles de degré k. Bien que les formes ifférentielles offrent un formalisme idéal pour représenter et manipuler les champs de vecteurs, leur utilisation dans le contexte des éléments finis est relativement récente. Nous présenterons d’abord les principales notions théoriques concernant les formes différentielles, puis nous évelopperons tous les éléments nécessaires à la mise en oeuvre d’une formulation mixte permettant de discrétiser le problème du Laplacien de Hodge avec la méthode des éléments finis. Cette discrétisation sera essentiellement basée sur les formes de Whitney. Nous présenterons ensuite de nombreux résultats numériques couvrant une grande variété de cas.

L’étude de la sélection des ressources en fonction du déplacement des animaux est un sujet qui intéresse plusieurs chercheurs en écologie, qui cherchent à prédire comment les ressources disponibles influencent le déplacement des animaux dans un environnement hétérogène. Pour ce faire, une stratégie souvent utilisée consiste à comparer les caractéristiques des lieux visités à celles des lieux disponibles mais non visités à différents instants. Comme l’étendue du territoire des lieux disponibles est généralement imposant, un échantillonnage aléatoire des lieux non-visités devient pratiquement inévitable. Toutefois, une méthode d’échantillonnage non adéquate peut induire un biais dans les inférences. L’échantillonnage des lieux non-visités peut se faire selon une étude longitudinale cas-témoins appariée dont la variable réponse prend la valeur 1 dans le cas d’une ressource sélectionnée et la valeur 0 dans le cas contraire. Un modèle de régression logistique peut donc être ajusté aux données. L’objectif de ce mémoire est d’étudier les avantages et les limites de divers modèles de régression logistique, tout particulièrement le modèle à effets mixtes, dans le cadre d’études cas-témoins appariées. Une étude de simulation ainsi que l’analyse de données réelles nous a permis de comparer les inférences obtenues par le modèle mixte à ceux d’un modèle à effets fixes. Les conclusions observables indiquent que les modèles mixtes sont plus performants que les modèles fixes lorsque le type d’environnement est "homogène" et "très homogène" avec une faible force de sélection, mais rarement dans d’autres situations.

Nous nous intéressons aux équations classiques de Stokes et de l’élasticité linéaire stationnaires, posées dans un domaine [symbol] de frontière [symbol] courbe et régulière, associées à des conditions de glissement et de contact idéal, respectivement. L’approximation par éléments finis de tels problèmes est délicate en raison d’un paradoxe de type Babuška-Sapondžyan : les solutions dans des domaines polygonaux approchant le domaine à frontière courbe et régulière ne convergent pas vers la solution dans le domaine limite. L’objectif de cette thèse est d’explorer l’application de la méthode de pénalisation à ces conditions de glissement dans le but, notamment, de remédier à ce paradoxe. C’est une méthode classique et très répandue en pratique, car elle permet de travailler dans des espaces sans contraintes et d’éviter par exemple l’ajout de nouvelles inconnues comme dans la méthode des multiplicateurs de Lagrange. La première partie de cette thèse est consacrée à l’étude numérique en 2D de différents choix d’éléments finis et, surtout, de différents choix de l’approximation de la normale au bord du domaine. Avec la normale (discontinue) aux domaines polygonaux [symbol] engendrés avec les maillages de [symbol], les solutions par éléments finis ne semblent pas converger vers la solution exacte. En revanche, si on utilise des régularisations de la normale, des éléments finis isoparamétriques de degré 2 en vitesse (déplacement pour l’élasticité) ou une sous-intégration du terme de pénalisation, on observe une convergence, avec des taux optimaux dans certains cas. Dans une seconde partie, nous faisons une analyse théorique (en dimensions 2 et 3) de la convergence. Les estimations a priori obtenues permettent de dire que même avec la normale discontinue aux domaines polygonaux, l’approximation par éléments finis converge vers la solution exacte si le paramètre de pénalisation est choisi convenablement en fonction de la taille des éléments, démontrant ainsi que le paradoxe peut être évité avec la méthode de pénalisation. / We are interested in the classical stationary Stokes and linear elasticity equations posed in a bounded domain [symbol] with a curved and smooth boundary [symbol], associated with slip and ideal contact boundary conditions, respectively. The finite element approximation of such problems can present difficulties because of a Babuška-Sapondžyan’s like paradox: solutions in polygonal domains approaching the smooth domain do not converge to the solution in the limit domain. The objective of this thesis is to explore the application of the penalty method to these slip boundary conditions, in particular in order to overcome this paradox. The penalty method is a classic method widely used in practice because it allows to work in functional spaces without constraints and avoids adding new unknowns like with the Lagrange multiplier method. The first part of this thesis is devoted to the 2D numerical study of different finite elements choices and, most importantly, of different choices of the approximation of the normal vector to the boundary of the domain. With the (discontinuous) normal vector to polygonal domains [symbol] generated with the meshing of [symbol], the finite element solutions do not seem to converge to the exact solution. However, if we use a (continuous) regularization of the normal, isoparametric finite elements of degree 2 for the velocity (or the displacement for elasticity) or a reduced integration of the penalty term, convergence is obtained, with optimal rates in some cases. In a second part, we make a theoretical analysis (in dimensions 2 and 3) of the convergence. The a priori estimates obtained allow to say that even with the (discontinuous) normal vector to polygonal domains, the finite element approximation converges to the exact solution when the penalty parameter is selected appropriately in terms of the size of the elements, showing that the paradox can be circumvented with the penalty method.

Déterminer le groupe de Galois d’un polynôme rationnel ou encore d’une extension de corps n’est pas, en général, un travail de tout repos s’il est effectué manuellement. La difficulté de ce problème nous amène donc à vouloir automatiser le processus à l’aide d’algorithmes qui prennent le polynôme en entrée et ressortent son groupe de Galois en un temps raisonnable. Le présent mémoire a pour but de mettre la lumière sur deux algorithmes connus tout en présentant les résultats nécessaires pour les comprendre et les reproduire. Le tout est ensemencé d’exemples pour aider à comprendre certaines notions utilisées. Dans un niveau d’ordre un peu différent, nous analysons une particularité du deuxième algorithme, c’est-à-dire la provenance des polynômes à plusieurs variables utilisés lors de la construction de la résolvante du polynôme dont nous voulons trouver le groupe de Galois.

Les équations de Saint-Venant sont un système aux dérivées partielles jouant un rôle central dans la modélisation des écoulements océaniques. La méthode des éléments finis est particulièrement adaptée pour résoudre les équations de Saint-Venant car elle offre une grande flexibilité sur les domaines irréguliers ainsi qu’une variété d’espaces pour l’approximation de la solution. Or, la qualité de la solution numérique dépend de l’interaction entre ces espaces. Pour certaines combinaisons ou paires d’élément finis la solution numérique peut présenter des oscillations articiellement introduites par la discrétisation. Cette thèse porte sur le comportement numérique des solutions aux équations de Saint-Venant obtenues par différentes paires d’éléments finis. Tout d’abord, une étude sur la dispersion des ondes d’inertie-gravité est présentée pour une sélection de neuf paires d’éléments finis. Un ensemble de trois propriétés est ensuite mis en évidence afin que la discrétisation respecte le comportement des équations analytiques. Une méthode basée sur le calcul des noyaux est utilisée pour caractériser les modes stationnaires correspondant aux écoulements géostrophiques. Finalement, les espaces vectoriels de Raviart-Thomas et Brezzi-Douglas-Marini sont analysés. / The shallow-water equations system plays a central role in numerical oceanic models. The finite element method is particularly well suited to solve the shallow-water equations as it works on irregular meshes with a variety of approximation spaces. However, the behavior of the numerical solution highly depends on the interaction between these approximation spaces. For specific finite element pairs the solution may exhibit spurious oscillations induced by the discretization scheme. In this thesis, we analyze these oscillations for a wide selection of finite element pairs. The numerical dispersion of inertia-gravity waves is quantified with dispersion analyses. A constructive linear algebra approach is developed to compute the kernels of the discretized operators. The results are used to characterize the smallest representable vortices on both structured and unstructured meshes. A special attention is given to the Raviart-Thomas and Brezzi-Douglas-Marini approximation spaces.

La modélisation de la croissance des arbres en milieu naturel est un élément clé de la gestion des forêts. Les unités d’observations sont des placettes, soit une surface de forêt circulaire de 400 m2. L’abondance des arbres sur une placette est caractérisée par leur nombre, la hauteur dominante, la surface terrière et le volume de bois. La prévision de la croissance de ces variables est donc un sujet d’intérêt pour les ingénieurs forestiers. On retrouve dans la littérature diverses méthodes de prédiction, entre autres, celles basées sur des modèles économétriques ou, plus récemment, sur des modèles de régression linéaire mixte multivariée. Ce mémoire est un compte rendu théorique et pratique de ces méthodes statistiques. Celles-ci sont appliquées et comparées à partir d’un jeu de données provenant du réseau de placettes échantillons permanentes du Ministère des Ressources naturelles et de la Faune du Québec, l’espèce d’arbre utilisé étant le pin gris. / The establishment of model for growth of trees in a natural environment is a key element to the management of forests. The units of observations are plots, which is a circular 400 m2 area of forest. The abundance of the trees on a plot is characterized by their number, the dominant height, the basal area and the volume. Forecasting of the growth of these variables is thus a subject of interest for the foresters. One finds in the literature various methods of prediction, those based on econometric models or, more recently, on multivariate mixed linear models. This essay is a theoretical and practical report of these statistical methods. Those are applied and compared starting from a data file coming from the network of permanent plots samples from ”le Ministère des Ressources naturelles et de la Faune du Québec”. The species of tree used here is the Jack pine.

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La régression linéaire est souvent utilisée en pratique afin de trouver une relation entre une variable réponse et une ou plusieurs variable(s) explicative(s). Une lacune de cette méthode est qu’elle est inappropriée si la variable réponse en est une de dénombrement. Dans un tel cas, la régression de Poisson doit être utilisée. Ce mémoire décrira de façon détaillée la régression de Poisson. Les propriétés de la loi de Poisson seront énoncées dans le but d’expliquer la régression de Poisson. Les équations d’estimation généralisées (GEE) seront ensuite introduites dans un éventuel but d’élargir la régression de Poisson dans les situations où les données sont corrélées (par exemple, les données longitudinales). Les modèles linéaires généralisés mixtes seront aussi considérés. Les modèles additifs généralisés seront ensuite brièvement expliqués et nous présenterons finalement une étude détaillée d’une base de données sur les trajectoires criminelles de jeunes contrevenants.