L'étude des représentations d'un groupe algébrique complexe semi-simple connexe G est généralement menée en choisissant un sous-groupe de Borel B de G et un tore maximal T inclus dans B. Étant donnée une représentation de G sur un espace vectoriel V, il est dès lors naturel de vouloir étudier les bases de V compatibles avec ce choix de (B,T). Différents travaux de Zelevinsky, Berenstein, Lusztig et Kashiwara ont conduit aux notions de " base canonique ", de " bonne base ", de " base parfaite ", de " base en cordes ", ... , et à la construction de telles bases. Le but de ce mémoire est de présenter succintement cette théorie, d'exposer quelques propriétés remarquables de ces bases et de la combinatoire qu'elles définissent, et de proposer quelques perspectives.

La quantification par déformation et la correspondance de McKay forment les grands thèmes de l'étude qui porte sur des variétés algébriques singulières, des quotients d'algèbres de polynômes et des algèbres de polynômes invariants sous l'action d'un groupe fini. Nos principaux outils sont les cohomologies de Poisson et de Hochschild et la théorie des représentations. Certains calculs formels sont effectués avec Maple et GAP. Nous calculons les espaces d'homologie et de cohomologie de Hochschild des surfaces de Klein, en développant une généralisation du Théorème de HKR au cas de variétés non lisses et utilisons la division multivariée et les bases de Gröbner. La clôture de l'orbite nilpotente minimale d'une algèbre de Lie simple est une variété algébrique singulière sur laquelle nous construisons des star-produits invariants, grâce à la décomposition BGS de l'homologie et de la cohomologie de Hochschild, et à des résultats sur les invariants des groupes classiques. Nous explicitons les générateurs de l'idéal de Joseph associé à cette orbite et calculons les caractères infinitésimaux. Pour les algèbres de Lie simples B, C, D, nous établissons des résultats généraux sur l'espace d'homologie de Poisson en degré 0 de l'algèbre des invariants, qui vont dans le sens de la conjecture d'Alev et traitons les rangs 2 et 3. Nous calculons des séries de Poincaré à 2 variables pour des sous-groupes finis du groupe spécial linéaire en dimension 3, montrons que ce sont des fractions rationnelles, et associons aux sous-groupes une matrice de Cartan généralisée pour obtenir une correspondance de McKay algébrique en dimension 3. Toute l'étude a donné lieu à 4 articles.

Nous démontrons une version d'un théorème d'Heckman permettant de préciser le lien qui unit la théorie des représentations des groupes compacts à celle des matrices aléatoires à valeurs dans l'algèbre de Lie du groupe compact connexe K et dont la loi est K-invariante.<br />Les groupes de Lie classiques, qu'on note K(n), sont les ensembles de matrices unitaires de taille n*n à entrées dans le corps des réels, des complexes ou des quaternions. Pour chacun d'eux, nous étudions plus précisément deux types d'ensembles invariants. Le premier est l'ensemble k(n) - algèbre de Lie de K(n) - muni de la mesure gaussienne. Les règles de branchement classiques nous permettent de calculer la loi des mineurs principaux des matrices de ces ensembles. Le deuxième est une généralisation de l'ensemble unitaire de Laguerre (LUE). Au sein de la théorie des représentations, celle des cristaux de Kashiwara nous permet d'étudier cet ensemble. <br />Pickrell a montré que dans le cas complexe la limite d'une famille consistante de mesures K(n)-invariantes sur k(n) est ergodique si et seulement si elle est la loi d'une combinaison linéaire de matrices indépendantes de type Gaussien ou Laguerre. Nous montrons que son résultat reste vrai pour les autres groupes de Lie classiques.<br />La généralisation du LUE que nous proposons est obtenue en considérant des sommes de matrices aléatoires de rang un. L'étude de ces perturbations et des mineurs principaux fait apparaître des processus entrelacés. Nous montrons qu'une large classe d'entre eux sont déterminantaux et donnons leur noyau de corrélation.

On s'intéresse aux groupes de cohomologie à support de faisceaux sur des variétés algébriques. On étudie surtout, pour des fibrés en droites sur des variétés où opère un groupe réductif $G$, la cohomologie à support dans certaines sous-variétés invariantes par l'action d'un sous-groupe de Borel de $G$. On obtient ainsi des représentations de l'algèbre de Lie de $G$ que l'on analyse : on en donne des filtrations dont le gradué associé fait apparaître des ``modules de Verma généralisés''. Grâce au complexe de Grothendieck-Cousin, cette étude permet de retrouver le théorème de Borel-Weil-Bott sur les variétés de drapeaux et aussi de déterminer tous les groupes de cohomologie des fibrés en droites sur les compactifications $G \times G-$équivariantes de $G$ (en particulier sur les compactifications magnifiques). Cela généralise la description bien connue des groupes de cohomologie des fibrés en droites sur les variétés toriques complètes.

Cette thèse concerne les valeurs du caractère irréductible (renormalisé) comme fonction de la partition indexant la représentation (et non de la permutation sur laquelle on calcule le caractère). Avec une bonne renormalisation, les caractères s'écrivent comme des polynômes en fonction des coordonnées des diagrammes multirectangulaires d'une part et en fonction des cumulants libres d'autre part ( ce sont des observables du diagramme apparaissant naturellement dans des problèmes d'asymptotique). Nous avons donné des interprétations combinatoires des coefficients de ces différentes expressions. Celles-ci peuvent s'exprimer en termes de cartes, dont le genre est lié au comportement asymptotique du terme correspondant. Ce type d'expression permet d'une part de bien comprendre le comportement asymptotique : nous avons ainsi amélioré les bornes connues sur les caractères ainsi que le domaine de validité d'équivalents classique. D'autre part, la combinatoire apparaissant dans ces questions est riche et a pu être utilisée dans l'étude d'identité sur des fractions rationnelles

Les systèmes de preuves formelles ont connu ces dernières années des évolutions importantes. Des travaux récents, comme la preuve formelle du théorème des quatre couleurs ou celle du théorème des nombres premiers, ont montré que ces systèmes ont atteint un niveau de maturité leur permettant de s'attaquer à des problèmes mathématiques non triviaux. Malgré cela, l'utilisation des systèmes de preuves formelles en mathématique reste très limitée. Un des arguments qui est avancé pour expliquer cette situation est le manque de bibliothèques de preuves formelles. Cette thèse s'intéresse au développement de composants mathématiques pour la théorie des groupes finis. Elle entre dans le cadre du travail de formalisation du théorème de Feit-Thompson sur la classification des groupes finis. L'objectif principal dans ce travail est d'appliquer les techniques de génie logiciel pour faciliter la réutilisation et l'organisation des développements mathématiques formelles de grande échelle, comme la formalisation du théorème de Feit-Thompson. Cette thèse présente une première formalisation du théorème de Cayley-Hamilton sur les polynômes et les matrices. Elle présente aussi des développements sur la théorie des représentations des groupes finis qui est une composante nécessaire à la formalisation de la preuve du théorème de Feit-Thompson. En particulier, elle présente une formalisation de la théorie des modules sur un corps ou sur une algèbre ainsi qu'une formalisation du théorème de Maschke. Ces développements ont été faits dans le système Coq et avec l'extension SSReflect.

Qu'on le déplore ou que l'on s'en félicite, la statistique est présente dans notre vie de tous les jours. Paradoxalement, les compétences pour l'appréhender semblent faire défaut, à tel point que plus d'un milite pour que la statistique fasse partie des compétences minimales de tout citoyen (statistical literacy). Mais au niveau de l'enseignement, de nombreux obstacles apparaissent quant à l'acquisition de ces compétences : ainsi, de multiples recherches ont-elles identifié maints obstacles, que ceux-ci soient d'ordre affectif ou cognitif. Toutefois ces recherches adoptent le point de vue de l'enseignant ou du chercheur et il n'en existe que peu qui se sont interrogées sur la représentation que les étudiants ont de la statistique. Tel est l'objectif général de la présente recherche. Après avoir caractérisé ce qu'est une représentation sociale et abouti à poser " qu'est statistique ce que l'on se donne comme étant statistique ", une enquête a été menée en France auprès de 614 étudiants de différentes sections en Sciences humaines et sociales. Il s'en dégage qu'une vingtaine de mots rend compte de la statistique, tels mathématiques, pourcentages, chiffres et calculs. Cependant, au-delà de ce discours commun, des différences apparaissent entre les sections quant aux mots utilisés pour caractériser la statistique : pour certains, les mots utilisés, peu nombreux, assimilent la statistique aux statistiques ; pour d'autres, elle est conçue comme des mathématiques utilisées dans le cadre d'études, de recherches. D'autres discours se distinguent soit par la proximité de la statistique avec la méthodologie du questionnaire, soit par son utilisation professionnelle : la référence aux mathématiques y est alors nettement atténuée. De ces résultats se dégagent des prolongements en termes de recherche (étude longitudinale de la représentation sociale de la statistique), en termes de pédagogie (conditions propices à la problématisation) et en termes de rapport au savoir (thêmata). Cette recherche invite les formateurs et les chercheurs en didactique à faire un pas de côté par rapport à leur propre représentation et à envisager celle potentiellement différente des apprenants ; à côté des chiffres, il y a aussi des êtres.

Au cours de cette thèse, nous avons étudié des modèles de partitions aléatoires issus de la théorie des représentations des groupes symétriques et des groupes de Chevalley finis classiques, en particulier les groupes GL(n,Fq). Nous avons démontré des résultats de concentration gaussienne pour :- les q-mesures de Plancherel (de type A), qui correspondent à l'action de GL(n,Fq) sur la variété des drapeaux complets de (Fq)^n, et sont liées à la théorie des représentations des algèbres d'Hecke des groupes symétriques.- l'analogue en type B du modèle précédent, correspondant à l'action de Sp(2n,Fq) sur la variété des drapeaux totalement isotropes complets dans (Fq)^2n.- les mesures de Schur-Weyl, qui correspondent aux actions commutantes de GL(N,C) et Sn sur l'espace des n-tenseurs d'un espace vectoriel de dimension N.- et les mesures de Gelfand, qui correspondent à la représentation du groupe symétrique qui est la somme directe sans multiplicité de toutes les représentations irréductibles de Sn.Dans chaque cas, nous avons établi une loi des grands nombres et un théorème central limite tout à fait semblable à la loi des grands nombres de Logan-Shepp-Kerov-Vershik (1977) et au théorème central limite de Kerov (1993) pour les mesures de Plancherel des groupes symétriques.Nos résultats peuvent presque tous être traduits en termes de combinatoire des mots, et d'autre part, les techniques employées sont inspirées des techniques de la théorie des matrices aléatoires. Ainsi, on a calculé pour chaque modèle l'espérance de fonctions polynomiales sur les partitions, qui jouent un rôle tout à fait analogue aux polynômes traciaux en théorie des matrices aléatoires. L'outil principal des preuves est ainsi une algèbre d'observables de diagrammes de Young, qu'on peut aussi interpréter comme algèbre de permutations partielles. Nous avons tenté de généraliser cette construction au cas d'autres groupes et algèbres, et nous avons construit une telle généralisation dans le cas des algèbres d'Hecke des groupes symétriques. Ces constructions rentrent dans le cadre très abstrait des fibrés de semi-groupes par des semi-treillis ; dans le même contexte, on peut formaliser des problèmes combinatoires sur les permutations, par exemple le problème du calcul des nombres de Hurwitz

Cette thèse concerne les valeurs du caractère irréductible (renormalisé) comme fonction de la partition indexant la représentation (et non de la permutation sur laquelle on calcule le caractère). Avec une bonne renormalisation, les caractères s’écrivent comme des polynômes en fonction des coordonnées des diagrammes multirectangulaires d’une part et en fonction des cumulants libres d’autre part ( ce sont des observables du diagramme apparaissant naturellement dans des problèmes d’asymptotique). Nous avons donné des interprétations combinatoires des coefficients de ces différentes expressions. Celles-ci peuvent s’exprimer en termes de cartes, dont le genre est lié au comportement asymptotique du terme correspondant. Ce type d’expression permet d’une part de bien comprendre le comportement asymptotique : nous avons ainsi amélioré les bornes connues sur les caractères ainsi que le domaine de validité d’équivalents classique. D’autre part, la combinatoire apparaissant dans ces questions est riche et a pu être utilisée dans l’étude d’identité sur des fractions rationnelles / The main object of this thesis is the (normalized) irreducible character values of the symmetric group, seen as a function of the partition indexing the representation (and not of the permutation on which we compute the character value). With a good rescaling, the characters can be written as polynomials in so-called Stanley coordinates or in terms of free cumulants (the latter are observables of the diagram, which appear naturally in the asymptotics study of character values). We give a combinatorial interpretation for the coefficients of these two expressions. More precisely, the summans are indexed by maps, whose genus is linked with their asymptotic behaviour. This kind of expression is very useful to obtain asymptotic results : for example, one has given upper bounds on character values and enlarged the domain of validity of some known equivalents. Moreover, the combinatorics involved in these questions is interesting and has been applied to identities on rational functions

Le sujet principal de ce mémoire est le comportement asymptotique de la géométrie et topologie des variétés localement symétriques Gamma\ X quand le volume tend vers l’infini. Notre premier résultat porte sur la convergence Benjamini-Schramm des 2 ou 3-variétés hyperboliques arithmétiques. Une suite d'espaces localement symétriques (Gamma_n\ X) converge Benjamini-Schramm vers l'espace symétrique X si pour chaque R>0 la limite de \Vol((\Gamma\X)_{<R})/Vol(\Gamma\bs X). On montre qu'il existe une constante réelle C=C_R satisfaisant la propriété suivante: pour chaque réseau arithmétique de congruence Gamma de \PGL(2,R) ou PGL(2,C) sans torsion on a Vol ((Gamma\ X)_{<R})<= C_R \ Vol (Gamma\ X)^0.986. Il n'y a qu'un nombre fini de réseaux arithmétiques de covolume borné par une constante donc ce résultat implique la convergence Benjamini-Schramm pour des variétés arithmétiques de congruence. On donne aussi une version de (\ref{AbsFr1}) un peu plus faible qui reste vraie pour des réseaux arithmétiques qui ne sont pas de congruence. Les majorations de volume de la partie $R$-mince sont déduites d'une version forte de la propriété de la multiplicité limite satisfaite par les réseaux arithmétiques de PGL(2,R) et PGL(2,C). En utilisant nos résultats on confirme la conjecture de Gelander pour des 3-variétés arithmétiques hyperboliques: pour chaque telle variété M on construit un complexe simplicial N homotope à M dont le nombre des simplexes est O(Vol(M)) et le degré des nœuds est uniformément borné par une constante absolue. Dans la deuxième partie on s'intéresse aux espaces localement symétriques Gamma\X où X est de rang supérieur ou égal à 2. Notre résultat principal affirme que la dimension du premier groupe d'homologie à coefficients dans F_2 (corps avec 2 éléments) est sous-linéaire en le volume. Ce résultat est à comparer avec des travaux de Calegari et Emerton sur la cohomologie mod-p dans les tours p-adiques des 3-variétés et les résultats d'Abert, Gelander et Nikolov sur le rang des sous-groupes d'un réseau de rang supérieur à angles droits. Le point fort de notre approche est qu'il n'y a pas besoin de travailler dans une seule classe de commensurabilité. La troisième partie est indépendante des deux premières. Elle porte sur une extension du théorème de Kesten. Le théorème de Kesten affirme que si Gamma est un groupe engendré par un ensemble fini symétrique S, N est un sous-groupe normal de Gamma alors N est moyennable si et seulement si les rayons spectraux du graphe de Cayley Cay(Gamma,S) et du graphe de Scheier Sch(Gamma/N,S) coïncident. En utilisant les techniques de Abert, Glasner et Virag on généralise le theorème de Kesten aux N-uniformément récurrents. / The main theme of this work is the study of geometry and topology of locally symmetric spaces Gamma\ X as ther volume Vol(\Gamma\ X) tends to infinity. Our first main result concerns the Benjamini-Schramm convergence for arithmetic hyperbolic 2 or 3-manifolds. A sequence of locally symmetric spaces (Gamma_n\ X) converges Benjamini-Schramm to X if and only if for every radius R>0 the limit Vol((Gamma\ X)_{<R}/Vol (Gamma\ X) as n goes to infinity is 0, where (\Gamma\X)_{<R} stands for the R-thin part of Gamma\ X. We prove that there exists a positive constant C=C_R with the following property: for every torsion free, uniform, congruence arithmetic lattice Gamma in PGL(2,R) or PGL(2,C) Vol ((Gamma\ X)_{<R})<= C Vol (Gamma\X))^0.986. There is only finitely many arithmetic lattices of covolume bounded by a constant so the result above implies the Benjamini-Schramm convergence for any sequence of congruence arithmetic hyperbolic 3-manifolds. We also prove a similar but slightly weaker inequality for non-congruence subgroups. Our results are deduced form a strong form of the limit multiplicity property that holds for arithmetic lattices in PGL(2,R) of PGL(2,C). As an application of our bounds we confirm Gelander's conjecture on the triangulations of arithmetic hyperbolic 3-manifolds: we show that every arithmetic hyperbolic 3-manifold M admits a triangulation with O(Vol(M)) simplices and degrees of vertices bounded uniformly by an absolute constant. Next, we move to the setting of higher rank locally symmetric spaces. Let M_n=Gamma_n\ X be a sequence of pairwise distinct locally symmetric spaces modeled after a higher rank symmetric space X. We show that the dimension of the first homology group with coefficients in F_2 is sublinear in volume. This can be compared with the results of Calegari and Emerton on mod-p homology growth in p-adic analytic towers of 3-manifolds as well as the results of Abert, Gelander and Nikolov on the rank gradient of right-angled lattices in higher rank Lie groups.The main strength of our theorem is that we do not need to assume that the manifolds in question are commensurable. Our third result is independent of the first two. Kesten theorem asserts that if Gamma is group generated by a finite symmetric set S and N is a normal subgroup of Gamma then N is amenable if and only if the spectral radii of the Cayley graphs Cay(Gamma, S) and the Schreier graph Sch(Gamma/N,S) are equal. Building on the work of Abert, Glasner and Virag we extend Kesten's theorem to uniformly recurrent subgroups.