Nous étudions l'euclidianité des corps de nombres pour la norme et quelques unes de ses généralisations. Nous donnons en particulier un algorithme qui calcule le minimum euclidien d'un corps de nombres de signature quelconque. Cela nous permet de prouver que de nombreux corps sont euclidiens ou non pour la norme. Ensuite, nous appliquons cet algorithme à l'étude des classes euclidiennes pour la norme, ce qui permet d'obtenir de nouveaux exemples de corps de nombres avec une classe euclidienne non principale. Par ailleurs, nous déterminons tous les corps cubiques purs avec une classe euclidienne pour la norme. Enfin, nous nous intéressons aux corps de quaternions euclidiens. Après avoir énoncé les propriétés de base, nous étudions quelques cas particuliers. Nous donnons notamment la liste complète des corps de quaternions euclidiens et totalement définis sur un corps de nombres de degré au plus deux. / We study norm-Euclideanity of number fields and some of its generalizations. In particular, we provide an algorithm to compute the Euclidean minimum of a number field of any signature. This allows us to study the norm-Euclideanity of many number fields. Then, we extend this algorithm to deal with norm-Euclidean classes and we obtain new examples of number fields with a non-principal norm-Euclidean class. Besides, we describe the complete list of pure cubic number fields admitting a norm-Euclidean class. Finally, we study the Euclidean property in quaternion fields. First, we establish its basic properties, then we study some examples. We provide the complete list of Euclidean quaternion fields, which are totally definite over a number field with degree at most two.

Ce travail de thèse comporte l'étude des invariants logarithmiques le long des $l^{d}$-extensions et se compose de trois parties étroitement reliées. La première partie est un compendium sur les divers approches à l'arithmétique algorithmique, c'est à dire l'étude générale des invariants logarithmiques. En particulier on y présente quatre définitions équivalentes du groupe de classes logarithmiques et on y démontre leur équivalence. On donne aussi une preuve alternative d'un théorème d'Iwasawa de type logarithmique. La deuxième partie s'interprète comme un addendum historique sur l'étude du groupe de classes logarithmiques le long des $l$-extensions. On démontre que sous la conjecture de Gross-Kuz'min la théorie d'Iwasawa peut être bien employée pour l'étude du cas non-cyclotomique. Ainsi, on démontre des relations entre les invariants $mu$ et $lambda$ correspondant au $ell$-groupe de classes avec les invariants $ilde{mu}$ et $ilde{lambda}$ attachés aux groupes de classes logarithmiques. La troisième partie comporte l'étude du module d'Iwasawa logarithmique pour des $l^{d}$-extensions, c'est à dire du groupe de Galois $X=Gal(L_{d}/K_{d})$ de la $ell$-extension maximale abélienne logarithmiquement non-ramifiée du compositum $K_{d}$ des différentes $l$-extensions d'un corps de nombres $K$. On démontre sous la conjecture de Gross-Kuz'min, de façon analogue au cas classique, que $X$ est bien un module noethérien et de torsion sous l'algèbre d'Iwasawa de $K_{d}$. Ainsi, on déduit des relations entre les invariants logarithmiques $ilde{mu}$ et $ilde{lambda}$ des $l$-extensions de $K$ qui satisfont une hypothèse de décomposition. / This work is concerned with the study of logarithmic invariants on $l^{d}$-extensions and is subdivided in three pieces, which are closely related to each other. The first part is a compendium of the different approaches to logarithmic arithmetic, that is the study of the logarithmic invariants. In particular we show the equivalence between the four definitions of the logarithmic class group existing in the literature. Also we give an alternative proof of an Iwasawa logarithmic result. The second part can be thought as an historic addendum on the study of the logarithmic class group over $l$-extensions. Assuming the Gross-Kuz'min conjecture we show that the logarithmic class group can be studied in the Iwasawa setting for non-cyclotomic extensions. We also give relations between the classical $mu$ and $lambda$ invariants and the logarithmic invariants $ilde{mu}$ and $ilde{lambda}$ attached to the logarithmic class groups. The third part studies the properties of the Iwasawa logarithmic module for $l^{d}$-extensions, that is the Galois group $X=Gal(L_{d}/K_{d})$ of the maximal abelian $ell$-extension logarithmically unramified of the compositum $K_{d}$ of the different $l$-extensions of a number field $K$. Assuming the Gross-Kuz'min conjecture we show that $X$ is a noetherian torsion module over the Iwasawa algebra of $K_{d}$. We also deduce relations between the logarithmic invariants $ilde{mu}$ and $ilde{lambda}$ of the $l$-extensions of $K$ which satisfy a splitting condition.

Mon travail a pour objet l’étude de l’idée de système telle qu’elle est pratiquée par Plotin et l’analyse du type de détermination hénologique que sous-entend une telle idée. Pour ce faire, j’ai axé mes recherches sur trois pôles :premièrement, sur le rôle que joue l’indétermination dans la constitution du système de l’être ;deuxièmement, sur le nombre comme manifestation de la détermination du réel ;troisièmement, sur la présence de l’indétermination dans le système de l’être. Mes recherches montrent qu’il existe une perméabilité du système de l’être relativement à la double indétermination qui l’entoure, à savoir celle de l’Un et celle de la matière dernière. Cette perméabilité est ce qui assure au système une vitalité interne, vitalité dont témoigne le double mouvement de procession et de conversion qui le caractérise./<p>My work’s object is the study of the idea of system which is practised by Plotinus and the kind of henological determination implied by this idea. In that perspective, my researches are shared out in three mains subjects :firstly, the function of the indetermination in the constitution of being’s system ;second, the number as expression of the determination of reality ;third, the presence of the external indetermination inside the being’s system. My researches show the existence of a system’s permeability with regard to the double indetermination which surrounds it, namely those of the One and of the ultimate Matter. This permeability ensure a vitality to the system, vitality of which the double movement of procession and conversion testifies. / Doctorat en philosophie et lettres, Orientation philosophie / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Le sujet principal de cette thèse est l’étude des valeurs moyennes et corrélations de fonctions multiplicatives. Les résultats portant sur ces derniers sont subséquemment appliqués à la résolution de plusieurs problèmes. Dans le premier chapitre, on rappelle certains résultats classiques concernant les valeurs moyennes des fonctions multiplicatives. On y énonce également les théorèmes principaux de la thèse. Le deuxième chapitre consiste de l’article “Mean values of multiplicative functions over the function fields". En se basant sur des résultats classiques de Wirsing, de Hall et de Tenenbaum concernant les fonctions multiplicatives arithmétiques, on énonce et on démontre des théorèmes qui y correspondent pour les fonctions multiplicatives sur les corps des fonctions Fq[x]. Ainsi, on résoud un problème posé dans un travail récent de Granville, Harper et Soundararajan. On décrit dans notre thése certaines caractéristiques du comportement des fonctions multiplicatives sur les corps de fonctions qui ne sont pas présentes dans le contexte des corps de nombres. Entre autres, on introduit pour la première fois une notion de “simulation” pour les fonctions multiplicatives sur les corps de fonctions Fq[x]. Les chapitres 3 et 4 comprennent plusieurs résultats de l’article “Correlations of multiplicative functions and applications". Dans cet article, on détermine une formule asymptotique pour les corrélations X n6x f1(P1(n)) · · · fm(Pm(n)), où f1, . . . ,fm sont des fonctions multiplicatives de module au plus ou égal à 1 ”simulatrices” qui satisfont certaines hypothèses naturelles, et P1, . . . ,Pm sont des polynomes ayant des coefficients positifs. On déduit de cette formule plusieurs conséquences intéressantes. D’abord, on donne une classification des fonctions multiplicatives f : N ! {−1,+1} ayant des sommes partielles uniformément bornées. Ainsi, on résoud un problème d’Erdos datant de 1957 (dans la forme conjecturée par Tao). Ensuite, on démontre que si la valeur moyenne des écarts |f(n + 1) − f(n)| est zéro, alors soit |f| a une valeur moyenne de zéro, soit f(n) = ns avec iii Re(s) < 1. Ce résultat affirme une ancienne conjecture de Kátai. Enfin, notre théorème principal est utilisé pour compter le nombre de représentations d’un entier n en tant que somme a+b, où a et b proviennent de sous-ensembles multiplicatifs fixés de N. Notre démonstration de ce résultat, dû à l’origine à Brüdern, évite l’usage de la “méthode du cercle". Les chapitres 5 et 6 sont basés sur les résultats obtenus dans l’article “Effective asymptotic formulae for multilinear averages and sign patterns of multiplicative functions," un travail conjoint avec Alexander Mangerel. D’après une méthode analytique dans l’esprit du théorème des valeurs moyennes de Halász, on détermine une formule asymptotique pour les moyennes multidimensionelles x−l X n2[x]l Y 16j6k fj(Lj(n)), lorsque x ! 1, où [x] := [1,x] et L1, . . . ,Lk sont des applications linéaires affines qui satisfont certaines hypothèses naturelles. Notre méthode rend ainsi une démonstration neuve d’un résultat de Frantzikinakis et Host avec, également, un terme principal explicite et un terme d’erreur quantitatif. On applique nos formules à la démonstration d’un phénomène local-global pour les normes de Gowers des fonctions multiplicatives. De plus, on découvre et explique certaines irrégularités dans la distribution des suites de signes de fonctions multiplicatives f : N ! {−1,+1}. Visant de tels résultats, on détermine les densités asymptotiques des ensembles d’entiers n tels que la fonction f rend une suite fixée de 3 ou 4 signes dans presque toutes les progressions arithmétiques de 3 ou 4 termes, respectivement, ayant n comme premier terme. Ceci mène à une généralisation et amélioration du travail de Buttkewitz et Elsholtz, et donne un complément à un travail récent de Matomäki, Radziwiłł et Tao sur les suites de signes de la fonction de Liouville. / The main theme of this thesis is to study mean values and correlations of multiplicative functions and apply the corresponding results to tackle some open problems. The first chapter contains discussion of several classical facts about mean values of multiplicative functions and statement of the main results of the thesis. The second chapter consists of the article “Mean values of multiplicative functions over the function fields". The main purpose of this chapter is to formulate and prove analog of several classical results due to Wirsing, Hall and Tenenbaum over the function field Fq[x], thus answering questions raised in the recent work of Granville, Harper and Soundararajan. We explain some features of the behaviour of multiplicative functions that are not present in the number field settings. This is accomplished by, among other things, introducing the notion of “pretentiousness" over the function fields. Chapter 3 and Chapter 4 include results of the article “Correlations of multiplicative functions and applications". Here, we give an asymptotic formula for correlations X n_x f1(P1(n))f2(P2(n)) · · · · · fm(Pm(n)) where f . . . ,fm are bounded “pretentious" multiplicative functions, under certain natural hypotheses. We then deduce several desirable consequences. First, we characterize all multiplicative functions f : N ! {−1,+1} with bounded partial sums. This answers a question of Erdos from 1957 in the form conjectured by Tao. Second, we show that if the average of the first divided difference of multiplicative function is zero, then either f(n) = ns for Re(s) < 1 or |f(n)| is small on average. This settles an old conjecture of Kátai. Third, we apply our theorem to count the number of representations of n = a + b where a,b belong to some multiplicative subsets of N. This gives a new "circle method-free" proof of the result of Brüdern. Chapters 5 and Chapter 6 are based on the results obtained in the article “Effective asymptotic formulae for multilinear averages and sign patterns of multiplicative functions," joint with Alexander Mangerel. Using an analytic approach in the spirit of Halász’ mean v value theorem, we compute multidimensional averages x−l X n2[x]l Y 16j6k fj(Lj(n)) as x ! 1, where [x] := [1,x] and L1, . . . ,Lk are affine linear forms that satisfy some natural conditions. Our approach gives a new proof of a result of Frantzikinakis and Host that is distinct from theirs, with explicit main and error terms. As an application of our formulae, we establish a local-to-global principle for Gowers norms of multiplicative functions. We reveal and explain irregularities in the distribution of the sign patterns of multiplicative functions by computing the asymptotic densities of the sets of integers n such that a given multiplicative function f : N ! {−1, 1} yields a fixed sign pattern of length 3 or 4 on almost all 3- and 4-term arithmetic progressions, respectively, with first term n. The latter generalizes and refines the work of Buttkewitz and Elsholtz and complements the recent work of Matomaki, Radziwiłł and Tao. We conclude this thesis by discussing some work in progress.

Un nombre naturel n est dit congruent si il est l’aire d’un triangle rectangle dont tous les cotés sont de longueur rationnelle. Le problème des nombres congruents consiste à déterminer quels nombres sont congruents. Cette question, connue depuis plus de 1000 ans, est toujours ouverte. Elle est liée à la théorie des courbes elliptiques, car le naturel n est congruent si et seulement si la courbe elliptique y²=x³-n²x possède un point rationnel d’ordre infini. Ce lien entre les nombres congruents et les courbes elliptiques permet d’accéder à des techniques venant de la géométrie algébrique. Une de ces méthodes est le concept des matrices de Monsky qui peuvent être utilisées pour calculer la taille du groupe de 2-Selmer de la courbe elliptique y²=x³-n²x. On peut utiliser ces matrices afin de trouver de nouvelles familles infinies de nombres non-congruents. Cette relation introduit aussi des généralisations possibles au problème des nombres congruents. Par exemple, nous pouvons considérer le problème des nombres θ-congruent qui étudie des triangles avec un avec un angle fixé de taille θ au lieu de seulement des triangles rectangles. Ce problème est aussi lié aux courbes elliptiques et le concept des matrices de Monsky peut être étendu à ce cas. En fait, les matrices de Monsky peuvent être généralisées à n’importe quelle courbe elliptique qui possède une forme de Legendre sur les rationnels. Le but de ce mémoire est de construire une telle généralisation puis de l’appliquer à des problèmes de géométrie arithmétique afin de reprouver efficacement de vieux résultats ainsi que d’en trouver de nouveaux. / A positive integer n is said to be congruent if it is the area of a right triangle whose sides are all of rational length. The task of finding which integers are congruent is an old and famous yet still open question in arithmetic geometry called the congruent number problem. It is linked to the theory of elliptic curves as the integer n is congruent if and only if the elliptic curve y²=x³-n²x has a rational point of infinite order. The link between congruent numbers and elliptic curves enables the application of techniques from algebraic geometry to study the problem. One of these methods is the concept of Monsky matrices that can be used to calculate the size of the 2-Selmer group of the elliptic curve y²=x³-n²x. One can use these matrices in order to find new infinite families of non-congruent numbers. The connection to elliptic curves also introduces generalizations to the congruent number problem. For example, one may consider the θ-congruent number problem which studies triangles with a fixed angle of θ instead of only right triangles. This problem is also related to elliptic curves and the concept of Monsky matrices can be generalized to it. In fact, Monsky matrices can be generalized to any elliptic curve that has a Legendre form over the rationals. The goal of this thesis is to construct such a generalization and then to apply it to relevant problems in arithmetic geometry to efficiently reprove old results and find new ones.

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Square Form Factoring is an <i>O</i>(<i>N</i>^1/4) factoring algorithm developed by D. Shanks using certain properties of quadratic forms. Central to the original algorithm is an iterative search for a square form. We propose a new subexponential-time algorithm called SQUFOF2, based on ideas of D. Shanks and R. de Vogelaire, which replaces the iterative search with a sieve, similar to the Quadratic Sieve.

Cryptography fascinates people of all generations and is increasingly presented as an example for the relevance and application of the mathematical sciences. Indeed, many principles of modern cryptography can be described at a secondary school level. In this context, the mathematical background is often only sparingly shown. In the worst case, giving mathematics this character of a tool reduces the application of mathematical insights to the message ”cryptography contains math”. This paper examines the question as to what else cryptography can offer to mathematics education. Using the RSA cryptosystem and related content, specific mathematical competencies are highlighted that complement standard teaching, can be taught with cryptography as an example, and extend and deepen key mathematical concepts.

Le thème de cette thèse est de comprendre la distribution des nombres premiers, qui est un sujet central de la théorie analytique des nombres. Plus précisément, nous allons prouver des théorèmes de type Bombieri-Vinogradov pour les nombres premiers avec un chiffre manquant dans leur développement b-adique pour un grand entier positif b. La preuve est basée sur la méthode du cercle, qui repose sur la structure de Fourier des entiers avec un chiffre manquant et les sommes exponentielles sur les nombres premiers dans les progressions arithmétiques. En combinant nos résultats avec le crible semi-linéaire, nous obtenons une borne supérieure et une borne inférieure avec le bon ordre de grandeur pour le nombre de nombres premiers de la forme p=1+m^2 + n^2 avec un chiffre manquant dans une grande base impaire b. / The theme of this thesis is to understand the distribution of prime numbers, which is a central topic in analytic number theory. More precisely, we prove Bombieri-Vinogradov type theorems for primes with a missing digit in their b-adic expansion for some large positive integer b. The proof is based on the circle method, which relies on the Fourier structure of the integers with a missing digit and the exponential sums over primes in arithmetic progressions. Combining our results with the semi-linear sieve, we obtain an upper bound and a lower bound of the correct order of magnitude for the number of primes of the form p=1+m^2+n^2 with a missing digit in a large odd base b.

Un système couvrant est un ensemble fini de progressions arithmétiques avec la propriété que chaque entier appartient à au moins une des progressions. L’étude des systèmes couvrants a été initié par Erdős dans les années 1950, et il posa dans les années qui suivirent plusieurs questions sur ces objets mathématiques. Une de ses questions les plus célèbres est celle du plus petit module : est-ce que le plus petit module de tous les systèmes couvrants avec modules distinct est borné uniformément? En 2015, Hough a montré que la réponse était affirmative, et qu’une borne admissible est 1016. En se basant sur son travail, mais en simplifiant la méthode, Balister, Bollobás, Morris, Sahasrabudhe et Tiba on réduit cette borne a 616, 000. Leur méthode a menée a plusieurs applications supplémentaires. Entre autres, ils ont compté le nombre de système couvrant avec un nombre fixe de module. La première partie de ce mémoire vise a étudier une question similaire. Nous allons essayer de compter le nombre de système couvrant avec un ensemble de module fixé. La technique que nous utiliserons nous mènera vers l’étude des symmétries de système couvrant. Dans la seconde partie, nous répondrons à des variantes du problème du plus petit module. Nous regarderons des bornes sur le plus petit module d’un système couvrant de multiplicité s, c’est-à-dire un système couvrant dans lequel chaque module apparait au plus s fois. Nous utiliserons ensuite ce résultat afin montrer que le plus petit module d’un système couvrant de multiplicité 1 d’une progression arithmétique est borné, ainsi que pour montrer que le n-eme plus petit module dans un système couvrant de multiplicité 1 est borné. / A covering system is a finite set of arithmetic progressions with the property that every integer belongs to at least one of them. The study of covering systems was started by Erdős in the 1950’s, and he asked many questions about them in the following years. One of the most famous questions he asked was if the minimum modulus of a covering system with distinct moduli is bounded uniformly. In 2015, Hough showed that it is at most 1016. Following on his work, but simplifying the method, Balister, Bollobás, Morris, Sahasrabudhe and Tiba showed that it is at most 616, 000. Their method led them to many further applications. Notably, they counted the number of covering systems with a fixed number of moduli. The first part of this thesis seeks to study a related question, that is to count the number of covering systems with a given set of moduli. The technique developped to do this for some sets will lead us to look at symmetries of covering systems. The second part of this thesis will look at variants of the minimum modulus problem. Notably, we will be looking at bounds on the minimum modulus of a covering system of multiplicity s, that is a covering system in which each moduli appears at most s times, as well as bounds on the minimum modulus of a covering system of multiplicity 1 of an arithmetic progression, and finally look at bounds for the n-th smallest modulus in a covering system.