Cette thèse est constituée de trois chapitres. Le premièr chapitre porte sur l’examen desconditions de validité du principe d’équipartition de l’énergie totale de la solution de l’équationdes ondes associée au laplacien de Dunkl trigonométrique. Enfin, nous établissons lecomportement asymptotique de l’équipartition dans le cas général. Les résultats de cettepartie ont fait l’objet de la publication [8]. Le deuxième chapitre, publié avec J.Ph. Ankeret M. Sifi [6], montre que les fonctions d’Opdam dans le cas de rang 1 satisfont à uneformule produit. Cela nous a permis de définir une structure de convolution du genre hypergroupe.En particulier, on montre que cette convolution satisfait l’analogue du phénomènede Kunze-Stein. Le dernier chapitre est consacrée à l’étude des propriétés dispersives et estimationsde Strichartz pour la solution de l’équation de Schrödinger associée au laplaciende Dunkl trigonométrique unidimensionnel [7]. Cette étude commence par des estimationsoptimales du noyau de la chaleur et de Schrödinger. À l’aide de ces résultats, ainsi que lesoutils d’analyse harmonique dévellopée dans le chapitre 2, on montre des éstimées de typeStrichartz qui permettent de trouver des conditions d’admissibilité pour des équations deSchrödinger semi-linéaires. / This thesis consists of three chapters. The first one is concerned with energy properties of the wave equation associated with the trigonometric Dunkl Laplacian. We establish the conservation of the total energy, the strict equipartition of energy under suitable assumptions and the asymptotic equipartition in the general case. These results were published in [8]. The second chapter, in collaboration with J.Ph. Anker and M. Sifi [6], shows that Opdam’s functions in the rank one case satisfy a product formula. We then define and study a convolution structure related to Opdam’s functions. In particular, we prove that this convolution fulfills a Kunze-Stein type phenomena. The last chapter deals with dispersive and Strichartz estimates for the linear Schrödinger equation associated with the one dimensional trigonometric Dunkl Laplacian [7]. We establish sharp estimates for the heat kernel in complex time, and therefore for the Schrödinger kernel. We then use these estimates together with tools from chapter 2 to deduce dispersive and Strichartz inequalities for the linear Schrödinger equation and apply them to well–posedness in the nonlinear case.

Dans cette recherche est abordé l'apprentissage de la fonction sinus par un processus de modélisation. La littérature nous montre, qu'à des fins de résolution, les élèves éprouvent des difficultés à traduire des situations concrètes en modèles mathématiques (Gravemeijer). De notre point de vue, la modélisation avec la manipulation combinée d'artefacts (au sens de Rabardel) physiques et technologiques peut supporter cet apprentissage. Puisque dans la pratique, la modélisation mathématique est surtout utilisée pour l'enseignement des relations fonctionnelles (O'Callaghan), et que l'apprentissage des fonctions sinus engendre énormément de difficultés (Kendal et Stacey), notre objectif est d'observer l'apprentissage des fonctions sinus à partir de la modélisation d'une situation donnée. Pourrions-nous arriver à cet objectif en utilisant des artefacts (physiques et technologiques)? Globalement, la recherche a suivi le modèle de l'ingénierie didactique. Lors de l'expérimentation nous avons précisément retenu la méthode d'enseignement ACODESA (Hitt), à cause du caractère social de construction des connaissances qu'elle permet. Cette expérimentation s'est déroulée en septembre 2010 sur sept séances de 60 minutes. Huit élèves de secondaire 5 ont participé volontairement à cette recherche. En début d'expérimentation, les élèves connaissaient les relations trigonométriques dans le triangle (secondaire 4), mais non la forme fonctionnelle du sinus. Dans un environnement d'apprentissage collaboratif, le travail sur la situation avec des artefacts physiques et technologiques a permis de récolter des données. Ces dernières ont été très riches en apprentissages pour moi en tant que chercheuse. En effet, l'analyse de ces données a permis de constater qu'en début d'apprentissage, à cause d'une rupture avec le contrat didactique habituel, les élèves éprouvent de la difficulté à commencer le processus de modélisation. Une fois le processus enclenché, les élèves construisent des modèles subséquents qui les amènent vers la représentation algébrique de la fonction sinus. Par contre, lors de la dernière étape de réflexion, allouée pour la déduction de l'expression algébrique, les élèves ne retournent pas vers la situation, ni même vers la table des valeurs, mais plutôt vers des savoirs acquis dans leur classe de mathématiques. Ils se sont trouvés en face de contradictions cognitives. Ce n'est qu'après un long moment de réflexion et de discussions, que les élèves ont dépassé ces contradictions et ont finalement proposé une expression algébrique qui fait intervenir le sinus. Cette approche a permis à des élèves d'une même classe d'atteindre un savoir à partir de manipulations d'artefacts et de discussions. Les échanges ont permis de combler les manques engendrés à la fois par la manipulation d'artefacts physiques et par la manipulation d'artefacts technologiques, dans une ambiance d'échanges et de collaboration. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Fonction sinus, modélisation, technologies, instrumentation, représentations.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Cette thèse est constituée de trois chapitres. Le premièr chapitre porte sur l'examen desconditions de validité du principe d'équipartition de l'énergie totale de la solution de l'équationdes ondes associée au laplacien de Dunkl trigonométrique. Enfin, nous établissons lecomportement asymptotique de l'équipartition dans le cas général. Les résultats de cettepartie ont fait l'objet de la publication [8]. Le deuxième chapitre, publié avec J.Ph. Ankeret M. Sifi [6], montre que les fonctions d'Opdam dans le cas de rang 1 satisfont à uneformule produit. Cela nous a permis de définir une structure de convolution du genre hypergroupe.En particulier, on montre que cette convolution satisfait l'analogue du phénomènede Kunze-Stein. Le dernier chapitre est consacrée à l'étude des propriétés dispersives et estimationsde Strichartz pour la solution de l'équation de Schrödinger associée au laplaciende Dunkl trigonométrique unidimensionnel [7]. Cette étude commence par des estimationsoptimales du noyau de la chaleur et de Schrödinger. À l'aide de ces résultats, ainsi que lesoutils d'analyse harmonique dévellopée dans le chapitre 2, on montre des éstimées de typeStrichartz qui permettent de trouver des conditions d'admissibilité pour des équations deSchrödinger semi-linéaires.

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Soit P(z):=\sum_{\nu=0}^na_\nu z^{\nu}$ un polynôme de degré n et M:=\sup_{|z|=1}|P(z)|.$ Sans aucne restriction suplémentaire, on sait que $|P'(z)|\leq Mn$ pour $|z|\leq 1$ (inégalité de Bernstein). Si nous supposons maintenant que les zéros du polynôme $P$ sont à l'extérieur du cercle $|z|=k,$ quelle amélioration peut-on apporter à l'inégalité de Bernstein? Il est déjà connu [{\bf \ref{Mal1}}] que dans le cas où $k\geq 1$ on a $$(*) \qquad |P'(z)|\leq \frac{n}{1+k}M \qquad (|z|\leq 1),$$ qu'en est-il pour le cas où $k < 1$? Quelle est l'inégalité analogue à $(*)$ pour une fonction entière de type exponentiel $\tau ?$ D'autre part, si on suppose que $P$ a tous ses zéros dans $|z|\geq k \, \, (k\geq 1),$ quelle est l'estimation de $|P'(z)|$ sur le cercle unité, en terme des quatre premiers termes de son développement en série entière autour de l'origine. Cette thèse constitue une contribution à la théorie analytique des polynômes à la lumière de ces questions. / Let P(z):=\sum_{\nu=0}^na_\nu z^{\nu}$ a polynomial of degree n and M:=\sup_{|z|=1}|P(z)|$. Without any additional restriction, we know that $|P '(z) | \leq Mn$ for $| z | \leq 1$ (Bernstein's inequality). Now if we assume that the zeros of the polynomial $P$ are outside the circle $| z | = k$, which improvement could be made to the Bernstein inequality? It is already known [{\bf \ref{Mal1}}] that in the case where $k \geq 1$, one has$$ (*) \qquad | P '(z) | \leq \frac{n}{1 + k} M \qquad (| z | \leq 1),$$ what would it be in the case where $k < 1$? What is the analogous inequality for an entire function of exponential type $\tau$? On the other hand, if we assume that $P$ has all its zeros in $| z | \geq k \, \, (k \geq 1),$ which is the estimate of $| P '(z) |$ on the unit circle, in terms of the first four terms of its Maclaurin series expansion. This thesis comprises a contribution to the analytic theory of polynomials in the light of these problems.

l'équation de Schrödinger associée au laplacien de Dunkl trigonométrique unidimensionnel . Cette étude commence par des estimations optimales du noyau de la chaleur et de Schrödinger. A l'aide de ces résultats, ainsi que les outils d'analyse harmonique dévellopée dans le chapitre 2, on montre des éstimées de type Strichartz qui permettent de trouver des conditions d'admissibilité pour des équations de Schrödinger semi-linéaires.

Les problèmes d'interpolation ont été largement étudiés dans la Conception Géométrique Assistée par Ordinateur. Ces problèmes consistent en la construction de courbes et de surfaces qui passent exactement par un ensemble de données. Dans ce cadre, l'objectif principal de cette thèse est de présenter des méthodes d'interpolation de données 2D et 3D au moyen de courbes Algébriques Trigonométriques à Hodographe Pythagorien (ATPH). Celles-ci sont utilisables pour la conception de modèles géométriques dans de nombreuses applications. En particulier, nous nous intéressons à la modélisation géométrique d'objets odontologiques. À cette fin, nous utilisons les courbes spatiales ATPH pour la construction de surfaces développables dans des volumes odontologiques. Initialement, nous considérons la construction de courbes planes ATPH avec continuité C² qui interpolent une séquence ordonnée de points. Nous employons deux méthodes pour résoudre ce problème et trouver la « bonne » solution. Nous étendons les courbes ATPH planes à l'espace tridimensionnel. Cette caractérisation 3D est utilisée pour résoudre le problème d'interpolation Hermite de premier ordre. Nous utilisons ces splines ATPH spatiales C¹ continues pour guider des facettes développables, qui sont déployées à l'intérieur de volumes tomodensitométriques odontologiques, afin de visualiser des informations d'intérêt pour le professionnel de santé. Cette information peut être utile dans l'évaluation clinique, diagnostic et/ou plan de traitement. / Interpolation problems have been widely studied in Computer Aided Geometric Design (CAGD). They consist in the construction of curves and surfaces that pass exactly through a given data set, such as point clouds, tangents, curvatures, lines/planes, etc. In general, these curves and surfaces are represented in a parametrized form. This representation is independent of the coordinate system, it adapts itself well to geometric transformations and the differential geometric properties of curves and surfaces are invariant under reparametrization. In this context, the main goal of this thesis is to present 2D and 3D data interpolation schemes by means of Algebraic-Trigonometric Pythagorean-Hodograph (ATPH) curves. The latter are parametric curves defined in a mixed algebraic-trigonometric space, whose hodograph satisfies a Pythagorean condition. This representation allows to analytically calculate the curve's arc-length as well as the rational-trigonometric parametrization of the offsets curves. These properties are usable for the design of geometric models in many applications including manufacturing, architectural design, shipbuilding, computer graphics, and many more. In particular, we are interested in the geometric modeling of odontological objects. To this end, we use the spatial ATPH curves for the construction of developable patches within 3D odontological volumes. This may be a useful tool for extracting information of interest along dental structures. We give an overview of how some similar interpolating problems have been addressed by the scientific community. Then in chapter 2, we consider the construction of planar C2 ATPH spline curves that interpolate an ordered sequence of points. This problem has many solutions, its number depends on the number of interpolating points. Therefore, we employ two methods to find them. Firstly, we calculate all solutions by a homotopy method. However, it is empirically observed that only one solution does not have any self-intersections. Hence, the Newton-Raphson iteration method is used to directly compute this \good" solution. Note that C2 ATPH spline curves depend on several free parameters, which allow to obtain a diversity of interpolants. Thanks to these shape parameters, the ATPH curves prove to be more exible and versatile than their polynomial counterpart, the well known Pythagorean-Hodograph (PH) quintic curves and polynomial curves in general. These parameters are optimally chosen through a minimization process of fairness measures. We design ATPH curves that closely agree with well-known trigonometric curves by adjusting the shape parameters. We extend the planar ATPH curves to the case of spatial ATPH curves in chapter 3. This characterization is given in terms of quaternions, because this allows to properly analyze their properties and simplify the calculations. We employ the spatial ATPH curves to solve the first-order Hermite interpolation problem. The obtained ATPH interpolants depend on three free angular values. As in the planar case, we optimally choose these parameters by the minimization of integral shape measures. This process is also used to calculate the C1 interpolating ATPH curves that closely approximate well-known 3D parametric curves. To illustrate this performance, we present the process for some kind of helices. In chapter 4 we then use these C1 ATPH splines for guiding developable surface patches, which are deployed within odontological computed tomography (CT) volumes, in order to visualize information of interest for the medical professional. Particularly, we construct piecewise conical surfaces along smooth ATPH curves to display information related to the anatomical structure of human jawbones. This information may be useful in clinical assessment, diagnosis and/or treatment plan. Finally, the obtained results are analyzed and conclusions are drawn in chapter 5.

Cette thèse vise à la conception de nouveaux algorithmes rapides en calcul numérique via les matrices de Toeplitz. Tout d'abord, nous avons introduit un algorithme rapide sur le calcul de l'inverse d'une matrice triangulaire de Toeplitz en se basant sur des notions d'interpolation polynomiale. Cet algorithme nécessitant uniquement deux FFT(2n) est manifestement efficace par rapport à ses prédécésseurs. ensuite, nous avons introduit un algorithme rapide pour la résolution d'un système linéaire de Toeplitz bande. Cette approche est basée sur l'extension de la matrice donnée par plusieurs lignes en dessus, de plusieurs colonnes à droite et d'attribuer des zéros et des constantes non nulles dans chacune de ces lignes et de ces colonnes de telle façon que la matrice augmentée à la structure d'une matrice triangulaire inférieure de Toeplitz. La stabilité de l'algorithme a été discutée et son efficacité a été aussi justifiée. Finalement, nous avons abordé la résolution d'un système de Toeplitz bandes par blocs bandes de Toeplitz. Ceci étant primordial pour établir la connexion de nos algorithmes à des applications en restauration d'images, un domaine phare en mathématiques appliquées. / This thesis aims to design new fast algorithms for numerical computation via the Toeplitz matrices. First, we introduced a fast algorithm to compute the inverse of a triangular Toeplitz matrix with real and/or complex numbers based on polynomial interpolation techniques. This algorithm requires only two FFT (2n) is clearly effective compared to predecessors. A numerical accuracy and error analysis is also considered. Numerical examples are given to illustrate the effectiveness of our method. In addition, we introduced a fast algorithm for solving a linear banded Toeplitz system. This new approach is based on extending the given matrix with several rows on the top and several columns on the right and to assign zeros and some nonzero constants in each of these rows and columns in such a way that the augmented matrix has a lower triangular Toeplitz structure. Stability of the algorithm is discussed and its performance is showed by numerical experiments. This is essential to connect our algorithms to applications such as image restoration applications, a key area in applied mathematics.