Dans cette thèse, on aborde trois thèmes : problème de sélection de colonnes dans une matrice, distance de Banach-Mazur au cube et estimation de la covariance de matrices aléatoires. Bien que les trois thèmes paraissent éloignés, les techniques utilisées se ressemblent tout au long de la thèse. Dans un premier lieu, nous généralisons le principe d'invertibilité restreinte de Bourgain-Tzafriri. Ce résultat permet d'extraire un "grand" bloc de colonnes linéairement indépendantes dans une matrice et d'estimer la plus petite valeur singulière de la matrice extraite. Nous proposons ensuite un algorithme déterministe pour extraire d'une matrice un bloc presque isométrique c'est à dire une sous-matrice dont les valeurs singulières sont proches de 1. Ce résultat nous permet de retrouver le meilleur résultat connu sur la célèbre conjecture de Kadison-Singer. Des applications à la théorie locale des espaces de Banach ainsi qu'à l'analyse harmonique sont déduites. Nous donnons une estimation de la distance de Banach-Mazur d'un corps convexe de Rn au cube de dimension n. Nous proposons une démarche plus élémentaire, basée sur le principe d'invertibilité restreinte, pour améliorer et simplifier les résultats précédents concernant ce problème. Plusieurs travaux ont été consacrés pour approcher la matrice de covariance d'un vecteur aléatoire par la matrice de covariance empirique. Nous étendons ce problème à un cadre matriciel et on répond à la question. Notre résultat peut être interprété comme une quantification de la loi des grands nombres pour des matrices aléatoires symétriques semi-définies positives. L'estimation obtenue s'applique à une large classe de matrices aléatoires

Working within the Zermelo-Frankel Axioms of set theory, we will introduce two important contradictory axioms: Axiom of Choice and Axiom of Determinacy. We will explore perfect polish spaces and games on these spaces to see that the Axiom of Determinacy is inconsistent with the Axiom of Choice. We will see some of the major consequences of accepting the Axiom of Determinacy and how some of these results change when accepting the Axiom of Choice. We will consider 2-player games of perfect information wherein we will see some powerful results having to do with properties of the real numbers. We will use a game to illustrate a weak proof of the continuum hypothesis.

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Diese Dissertation untersucht Galois-Erweiterungen von Zahlkörpern und die Unverzweigte Fontaine-Mazur-Vermutung für p-adische Galois-Darstellungen und deren Verallgemeinerungen. Wir beweisen viele grundlegende Fälle der Vermutung und liefern einige nützliche Kriterien zur Überprüfung. Darüber hinaus schlagen wir mehrere verschiedene Strategien vor, um die Vermutung anzugreifen und auf einige spezielle Fälle zu reduzieren. Wir beweisen auch viele neue Ergebnisse der Vermutung im zweidimensionalen Fall. Als Anwendung beweisen wir die Endlichkeit der unverzweigten Galois-Deformationsringe unter der Annahme eines speziellen Falles der Vermutung und geben einige Gegenbeispiele zur sogenannten Dimension-Vermutung für Galois-Deformationsringe unter der Annahme der Vermutung. / This thesis studies Galois extensions of number fields, and the Unramified Fontaine-Mazur Conjecture for p-adic Galois representations and its generalizations. We prove many basic cases of the conjecture, and provide some useful criterions for verifying it. In addition, we propose several different strategies to attack the conjecture and reduce it to some special cases. We also prove many new results of the conjecture in the two-dimensional case. As an application, we prove the finiteness of unramified Galois deformation rings assuming a special case of the conjecture, and we give some counterexamples to the so-called dimension conjecture for Galois deformation rings assuming the conjecture.

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Cette thèse porte sur l'étude des points entiers et rationnels de certaines courbes et variétés modulaires. Après une brève introduction décrivant les motivations et le cadre de ce genre d'études ainsi que les résultats principaux de la thèse, le manuscrit se divise en trois parties. Le premier chapitre s'intéresse aux Q-courbes, et aux morphismes Gal(Q/Q) -> PGL2(Fp) qu'on peut leur associer pour tout p premier. Nous montrons que sous de bonnes hypothèses, pour p assez grand par rapport au discriminant du corps de définition de la Q-courbe, ce morphisme est surjectif, ce qui résout un cas particulier du problème d'uniformité de Serre (toujours ouvert en général). Les outils principaux du chapitre sont la méthode de Mazur (basée ici sur des résultats d'Ellenberg), la méthode de Runge et des théorèmes d'isogénie, suivant la structure de preuve de Bilu et Parent. Le second chapitre consiste en des estimations analytiques de sommes pondérées de valeurs de fonctions L de formes modulaires, dans l'esprit de techniques développées par Duke et Ellenberg. La motivation de départ d'un tel résultat est l'application de la méthode de Mazur dans le premier chapitre. Le troisième chapitre est consacré à la recherche de généralisations de la méthode de Runge pour des variétés de dimension supérieure. Nous y redémontrons un résultat de Levin inspiré de cette méthode, avant d'en prouver une forme assouplie dite "de Runge tubulaire", plus largement applicable. Dans l'optique de recherche de points entiers de variétés modulaires, nous en donnons enfin un exemple d'utilisation à la réduction d'une surface abélienne en produit de courbes elliptiques. / This thesis concerns the study of integral and rational points on some modular curves and varieties. After a brief introduction which describes the motivation and the setting of this topic as well as the main results of this thesis, the manuscript follows a threefold development. The first chapter focuses on Q-curves, and on the morphisms Gal(Q/Q) -> PGL2(Fp) that we can build with a Q-curve for every prime p. We prove that, under good hypotheses, for p large enough with respect to the discriminant of the definition field of the Q-curve, such a morphism is surjective, which solves a particular case of Serre's uniformity problem (still open in general). The main tools of the chapter are Mazur's method (based here on results of Ellenberg), Runge's method, and isogeny theorems, following the strategy of Bilu and Parent. The second chapter covers analytic estimates of weighted sums of L-function values of modular forms, in the fashion of techniques designed by Duke and Ellenberg. The initial goal of such a result is the application of Mazur's method in the first chapter. The third chapter is devoted to the search for generalisations of Runge's method for higherdimensional varieties. Here we prove anew a result of Levin inspired by this method, before proving an enhanced version called "tubular Runge", more generally applicable. In the perspective of studying integral points of modular varieties, we finally give an example of application of this theorem to the reduction of an abelian surface in a product of elliptic curves.