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Las superficies (2 - variedad conexa) homeomorfas a un abierto de la esfera S2, son llamadas superficies topológicamente planas. En esta tesis, caracterizamos a estas superficies y estudiamos la conexión entre estas características. Es claro que el plano y la esfera son planas. Notemos que una característica que presentan estas dos superficies, es que ambas satisfacen el famoso Teorema de la Curva de Jordan, i.e., el complemento de cualquier curva cerrada simple en el plano o la esfera, tiene exactamente dos componentes conexas. Otra cualidad que se exhibe en estas dos superficies, es que toda 1-forma diferencial de clase C1 cerrada con soporte compacto necesariamente es exacta. Finalmente, describimos la relación que mantienen estas características, además, obtenemos un resultado de rigidez. A saber, una superficie de Riemann homeomorfa a un abierto de S2 es biholomorfa a una abierto de la esfera de Riemann. / Tesis

Dans cette thèse, nous développons des méthodes analytiques et numériques pour capturer les dynamiques asymptotiques de problèmes issus de la physique des plasmas et de la modélisation des mouvements collectifs dans les populations animales. Dans une première partie, nous présentons une méthode numérique Particle-In-Cell (PIC) pour le système Vlasov-Poisson préservant l'asymptotique quasi-neutre. Dans une seconde partie, nous étudions la limite macroscopique d'un modèle de Vicsek décrivant des interactions d'alignement entre deux populations, une population à l'arrêt et une population en mouvement. Nous sélectionnons ensuite un schéma numérique pour capturer les solutions du modèle macroscopique de Vicsek correspondant à la dynamique particulaire sous-jacente. La troisième partie est dédiée à l'étude des transitions compressible-incompressible apparaissant sous l'effet d'une contrainte de congestion dans un modèle macroscopique de déplacement collectif. Des schémas numériques préservant l'asymptotique de congestion sont ensuite mis au point pour le système d'Euler avec une contrainte de densité maximale.

Ce mémoire est une contribution à la résolution du problème d'équivalence pour les variétés de Cauchy-Riemann en dimension inférieure ou égale à 5. On traite d'abord du cas des variétés CR de dimension 5, qui sont 2-nondégénérées et de rang de Levi constant égal à 1. Pour une telle variété, on obtient deux invariants, J et W, dont l'annulation simultanée caractérise l'équivalence locale à une variété modèle, le tube au-dessus du cône de lumière. Si l'un des deux invariants ne s'annule pas, on construit un parallélisme absolu, i.e. on montre que le problème d'équivalence se réduit à un problème d'équivalence entre {e}-structures de dimension 5. On étudie ensuite le problème d'équivalence pour certaines variétés CR de dimension 4 appelées variétés de Engel. Ce problème est résolu par la construction d'une connexion de Cartan sur un fibré principal de dimension 5. On traite ensuite du cas de variétés CR de dimension 5 dont le fibré CR vérifie une certaine hypothèse de dégénérecence. Le problème d'équivalence est résolu dans ce cas par la construction d'une connexion de Cartan sur un fibré de dimension 6. Enfin, on détermine les algèbres de Lie des automorphismes infinitésimaux des modèles pour les trois classes de variétés CR étudiées. / This memoir contributes to solve the equivalence problem for CR-manifolds in dimension up to 5. We first deal with the equivalence problem for 5-dimensional CR-manifolds which are 2-nondegenerate and of constant Levi rank 1. For such a manifold M, we find two invariants, J and W, the annulation of which gives a necessary and sufficient condition for M to be locally CR-equivalent to a model hypersurface, the tube over the light cone. If one of the invariants does not vanish on M, we construct an absolute parallelism on M, that is we show that the equivalence problem reduces to an equivalence problem between 5-dimensional {e}-structures. We then study the equivalence problem for 4-dimensional CR-manifolds which are known as Engel manifolds. This problem is solved by the construction of a canonical Cartan connection on a 5-dimensional bundle through Cartan's equivalence method. We also study the equivalence problem for 5-dimensional CR-manifolds whose CR-bundle satisfies a certain degeneracy assumption, and show that in this case, the problem is solved by the construction of a Cartan connection on a 6-dimensional bundle. The last part of this memoir is devoted to the determination of the Lie algebra of infinitesimal automorphisms for the model manifolds of the three previous classes.

Cette thèse s'inscrit dans le prolongement du résultat d'Apéry donnant l'irrationalité de ζ (3) et de celui de Ball-Rivoal prouvant qu'il existe une infinité d'entiers impairs en lesquels la fonction zêta de Riemann prend des valeurs irrationnelles. Un outil crucial dans la démonstration de Ball-Rivoal est le critère d'indépendance linéaire de Nesterenko, qui a été généralisé par Fischler et Zudilin pour exploiter sous des hypothèses très restrictives la présence de diviseurs communs aux coefficients des formes linéaires. Une généralisation ultérieure due à Fischler s'applique lorsqu'on dispose d'approximations simultanées des nombres réels en question (et non plus de combinaisons Z-linéaires petites de ces nombres).Dans cette thèse, on améliore ce dernier résultat en affaiblissant considérablement les hypothèses sur les diviseurs. On démontre aussi un critère d'indépendance linéaire analogue, dans l'esprit de celui de Siegel. Dans une autre partie en commun avec Zudilin, on construit, en utilisant des identités hypergéométriques, des approximations simultanées de ζ (2) et ζ (3) qui permettent de démontrer en même temps l'irrationalité de ces deux nombres. En appliquant essentiellement le critère démontré précédemment, on en déduit une minoration des combinaisons Z-linéaires de 1, ζ 2) et ζ (3), sous des hypothèses de divisibilité très fortes sur les coefficients (si bien que l'indépendance linéaire sur Q de ces trois nombres est toujours conjecturale). / This Ph.D. thesis lies in the path opened by Apéry who proved the irrationality of ζ(3) andalready followed by Ball-Rivoal who proved that there are infinitely many odd integers at which Riemann zeta function takes irrational values. A fundamental tool in the proof of Ball-Rivoal is Nesterenko’s linear independence criterion. This criterion has been generalized by Fischler and Zudilin to use common divisors of the coefficients of linear forms, under some restrictive assumptions. Then Fischler gave another generalization for simultaneous approximations (instead of small Z-linear combinations).In this Ph.D. thesis, we improve this last result by greatly weakening the assumption on thedivisors. We prove also an analogous linear independence criterion in the spirit of Siegel. Inanother part joint with Zudilin, we construct simultaneous linear approximations to ζ(2) and ζ(3) using hypergeometric identitites. These linear approximations allow one to prove at thesame time the irrationality of ζ(2) and that of ζ(3). Then, using a criterion from the previouspart, we deduce a lower bound on Z-linear combinations of 1, ζ(2) and ζ(3), under somestrong divisibility hypotheses on the coefficients (so that the Q-linear independence of thesethree numbers still remains an open problem).

Neste trabalho, seguindo a abordagem de Weierstrass, temos o objetivo de responder a seguinte questão: conhecida a equivalência entre holomorfia e analiticidade no caso complexo, quais propriedades das funções analíticas podem ser obtidas sem assumir tal equivalência? Analisando esta situação, resultados interessantes serão obtidos sem o uso de qualquer teorema de integração complexa e, para alcançar tal objetivo, nossas principais ferramentas serão a teoria de somas não ordenadas de famílias em C e propriedades do índice de caminhos fechados. Entre os resultados apresentados estão os conhecidos Teorema Fundamental da Álgebra, Lema de Schwarz, Teorema de Montel, Teorema da Série Dupla de Weierstrass, Princípio do Argumento, Teorema de Rouché, Teorema da Fatoração de Weierstrass, Pequeno Teorema de Picard e o Teorema da Aplicação de Riemann. / In this work, following the Weierstrass\'s approach, we aim to answer the following question: knowing the equivalence between holomorphy and analyticity in the complex case, which properties of analytic functions can be obtained without assuming such equivalence? Through analyzing this situation, interesting results will be obtained without employing of any complex integration theorem and in order to achieve this goal, our main tools will be the theory of unordered sums in C and properties of winding numbers of closed paths. Among the proven results are the well known Fundamental Theorem of Algebra, Schwarz\'s Lemma, Montel\'s Theorem, Weierstrass\'s Double Series Theorem, Argument Principle, Rouché\'s Theorem, Weierstrass\'s Factorization Theorem, Picard\'s Little Theorem and the Riemann\'s Mapping Theorem.

Interaction of fluid with elastic tube is complicated issue studied by many scientific departments around the world. Object of this thesis is to analyze simplified one-dimensional model. At the beginning, used balance equations and basics of hyper-elasticity are presented. Then we review three most common materials used for the description of blood vessels and other soft tissues. For these materials we introduce a method which we use to derive a relation between tube deformation and transmural pressure (i.e. difference between inner and outer pressure). In mathematical section we give brief review of theory of nonlinear hyperbolic equations and some relatively new results in the field of existence and uniqueness of a solution of one-dimensional hyperbolic system. The "building stone" of these results is a solution of the so-called Riemann problem. We use a method for finding exact solutions to the Riemann problem to analyze studied model of fluid-tube interaction and study dependence of the qualitative behavior of the solution on the material properties of the tube wall.

This thesis presents results in two apparently disparate mathematical fields which can both be examined -- and even united -- by means of pure analysis. Fractional calculus is the study of differentiation and integration to non-integer orders. Dating back to Leibniz, this idea was considered by many great mathematical figures, and in recent decades it has been used to model many real-world systems and processes, but a full development of the mathematical theory remains incomplete. Many techniques for partial differential equations (PDEs) can be extended to fractional PDEs too. Three chapters below cover my results in this area: establishing the elliptic regularity theorem, Malgrange-Ehrenpreis theorem, and unified transform method for fractional PDEs. Each one is analogous to a known result for classical PDEs, but the proof in the general fractional scenario requires new ideas and modifications. Fractional derivatives and integrals are not uniquely defined: there are many different formulae, each of which has its own advantages and disadvantages. The most commonly used is the classical Riemann-Liouville model, but others may be preferred in different situations, and now new fractional models are being proposed and developed each year. This creates many opportunities for new research, since each time a model is proposed, its mathematical fundamentals need to be examined and developed. Two chapters below investigate some of these new models. My results on the Atangana-Baleanu model proposed in 2016 have already had a noticeable impact on research in this area. Furthermore, this model and the results concerning it can be extended to more general fractional models which also have certain desirable properties of their own. Fractional calculus and zeta functions have rarely been united in research, but one chapter below covers a new formula expressing the Lerch zeta function as a fractional derivative of an elementary function. This result could have many ramifications in both fields, which are yet to be explored fully. Zeta functions are very important in analytic number theory: the Riemann zeta function relates to the distribution of the primes, and this field contains some of the most persistent open problems in mathematics. Since 2012, novel asymptotic techniques have been applied to derive new results on the growth of the Riemann zeta function. One chapter below modifies some of these techniques to prove asymptotics to all orders for the Hurwitz zeta function. Many new ideas are required, but the end result is more elegant than the original one for Riemann zeta, because some of the new methodologies enable different parts of the argument to be presented in a more unified way. Several related problems involve asymptotics arbitrarily near a stationary point. Ideally it should be possible to find uniform asymptotics which provide a smooth transition between the integration by parts and stationary phase methods. One chapter below solves this problem for a particular integral which arises in the analysis of zeta functions.

Cette thèse est consacrée au développement d'outils de traitement pour l'Imagerie par Résonance Magnétique du Tenseur de Diffusion (IRM-TD). Cette technique d'IRM récente est d'une grande importance pour comprendre le fonctionnement du cerveau ou pour améliorer le diagnostic de pathologies neurologiques. Nous proposons des méthodes de traitement basées sur la géométrie Riemannienne, les équations aux dérivées partielles et les techniques de propagation de front. La première partie de ce travail est théorique. Après des rappels sur le système nerveux humain, l'IRM et la géométrie différentielle, nous étudions l'espace des lois normales multivariées. L'introduction d'une structure Riemannienne sur cet espace nous permet de définir des statistiques et des schémas numériques intrinsèques qui sont à la base des algorithmes proposés dans la seconde partie. Les propriétés de cet espace sont importantes pour l'IRM-TD car les tenseurs de diffusion sont les matrices de covariance de lois normales modélisant la diffusion des molécules d'eau en chaque voxel du milieu imagé. La seconde partie est méthodologique. Nous y introduisons des approches originales pour l'estimation et la régularisation d'IRM-TD. Puis nous montrons comment évaluer le degré de connectivité entre aires corticales et introduisons un modèle statistique d'évolution de surface permettant de segmenter ces images. Finalement, nous proposons une méthode de recalage non-rigide. La dernière partie de cette thèse est consacrée à l'analyse des connexions entre le cortex cérébral et les noyaux gris centraux, impliquées dans des tâches motrices, et à l'étude du réseau anatomo-fonctionnel du cortex visuel humain..