La première partie de cette thèse est consacrée à l'étude des convexes dans le plan discret Z2 ou plus généralement Zn. Il existe en fait plusieurs notions de convexité discrète : la convexité simple selon certaines directions, la convexité totale (la convexité usuelle du continu), etc. La Q-convexité est encore une nouvelle classe qui généralise à la fois les totalement convexes et les polyominos HV-convexes. On étudie les liens entre toutes ces différentes notions, et on donne des propriétés des points particuliers de ces ensembles comme les points médians et les points saillants.<br /><br />Toute la deuxième partie est dédiée au problème de la tomographie dans le plan discret Z2. Il s'agit simplement de reconstruire un ensemble à partir du nombre de points dans les droites parallèles à des directions données. L'algorithme polynomial, déjà connu pour les polyominos HV-convexes avec les directions horizontales et verticales, se généralise aux Q-convexes pour des directions quelconques. D'autre part, le théorème d'unicité qui montre en particulier que sept directions suffisent pour déterminer un totalement convexe se généralise aussi aux Q-convexes. On en déduit que lorsque l'on a assez de directions pour avoir unicité de la solution, la reconstruction des totalement convexes peut se faire en temps polynomial. On a aussi un algorithme polynomial de reconstruction approchée des Q-convexes.

Le document comporte quatre thèmes de recherche: 1. Méthode de la dérivée topologique en optimisation de formes 2. Convexité en dimension infinie 3. Inégalité de Wente pour l'opérateur de Helmholtz modifié 4. Théorie du point fixe et applications

Mes recherches s'articulent actuellement autour de trois thèmes, qui présentent des recouvrements et dont les activités ont été menées en parallèle. Le premier thème intitulé « Approche numérique pour la non convexité et les instabilités en mécanique » est la continuation des travaux entamés durant ma thèse et réalisés essentiellement avec P. Alart (LMGC). Nous avons travaillé sur des problèmes de minimisation de fonctionnelles non-convexes et plus particulièrement sur la détermination de solutions dites instables (minima locaux). Le deuxième thème « Méthodes inverses en mécanique » représente le fruit d'une collaboration avec Giuseppe Geymonat (LMGC) et François Hild du Laboratoire de Mécanique et Technologie de Cachan (LMT Cachan), sur un problème d'identification de paramètres associé à des équations de la mécanique. Pour finir, le thème « Modélisation mathématique et numérique dans les matériaux solides » traduit des investigations plus théoriques, réalisées grâce à l'analyse mathématique, initiées lors de mon post-doctorat et d'un séjour réalisés au sein du Mathematical Institute à Oxford.

Ces travaux structurés en trois parties, mettent à jour différents apports théoriques et empiriques. La premièrepartie est consacrée à l’étude des technologies de production selon différentes approches axiomatiques. L’axiome deB-disponibilité est introduit afin d’apporter une définition générale aux technologies de production polluante. Seloncette propriété, il est possible de définir ces technologies productives grâce à un ensemble réduit d’hypothèses. Ainsi,des technologies de production polluante convexes, non-convexes et hybrides, peuvent être définies. De plus, cetteapproche peut être appréhendée suivant plusieurs stratégies de partitionnement qui présentent un intérêt particulierpour la mise en oeuvre des études empiriques. La deuxième partie est vouée à l’analyse des fonctions de distance. Ainsi,des mesures d’efficience technique généralisées sont proposées. Ces dernières sont présentées dans des ensembles deproduction B-disponibles. Partant de ces résultats, plusieurs tests permettant d’apprécier la structure des ensemblesproductifs B-disponibles, sont proposés. De plus, de nouveaux résultats de dualité sont introduits. Ces derniers sontconstruits sous l’hypothèse de B-disponibilité, ce qui atténue l’importance des axiomes usuels de disponibilité dansl’élaboration de ces résultats. La troisième partie est dédiée aux mesures de productivité. Une généralisation desmesures d’éco-productivité possédant des structures additives et multiplicatives complètes, est introduite. De plus,une spécification non-paramétrique permettant d’implémenter ces nouvelles mesures d’éco-productivité est proposée.Celle-ci repose sur l’estimation non-paramétrique des fonctions de distance additives et multiplicatives généralisées relatées dans ces travaux. / The exposition of this thesis is based on three parts. First, production technologies are analysed with respect toseveral axiomatic approaches. The B-disposability property is introduced in order to give a more general definition ofthe pollution-generating technologies. This methodological innovation aims to reveal pollution-generating technologiescompatible with a minimal set of assumptions. Then, a more general class of pollution-generating technologiessatisfying both convex and non-convex axioms, can be defined. Furthermore, this axiomatic contribution allows toconsider inputs and outputs partitions, which is of particular interest in empirical studies. The second part of thiswork concerns the measurement of technical efficiency. Then, generalised distance functions are introduced in B-disposable production sets. Following these results, several tests are suggested in order to characterize the structure ofB-disposable production technologies. Moreover, innovative duality results are proposed based on the B-disposabilityproperty. This considerably weakens classical duality results based upon usual disposal assumptions. In the thirdpart, productivity change is studied. Generalisation of additive and multiplicative complete eco-productivity measures,are introduced. Following non-parametric technologies, a procedure to implement the generalised eco-productivitymeasures is exposed. This process is based on the non-parametric estimation of the generalised distance functionssuggested in this work.

Dans ce travail, nous nous intéressons à l'estimation d'ensembles convexes dans l'espace Euclidien $\R^d$, en nous penchant sur deux modèles. Dans le premier modèle, nous avons à notre disposition un échantillon de $n$ points aléatoires, indépendants et de même loi, uniforme sur un ensemble convexe inconnu. Le second modèle est un modèle additif de régression, avec bruit sous-gaussien, et dont la fonction de régression est l'indicatrice d'Euler d'un ensemble convexe ici aussi inconnu. Dans le premier modèle, notre objectif est de construire un estimateur du support de la densité des observations, qui soit optimal au sens minimax. Dans le second modèle, l'objectif est double. Il s'agit de construire un estimateur du support de la fonction de régression, ainsi que de décider si le support en question est non vide, c'est-à-dire si la fonction de régression est effectivement non nulle, ou si le signal observé n'est que du bruit. Dans ces deux modèles, nous nous intéressons plus particulièrement au cas où l'ensemble inconnu est un polytope convexe, dont le nombre de sommets est connu. Si ce nombre est inconnu, nous montrons qu'une procédure adaptative permet de construire un estimateur atteignant la même vitesse asymptotique que dans le cas précédent. Enfin, nous démontrons que ce même estimateur pallie à l'erreur de spécification du modèle, consistant à penser à tort que l'ensemble convexe inconnu est un polytope. Nous démontrons une inégalité de déviation pour le volume de l'enveloppe convexe des observations dans le premier modèle. Nous montrons aussi que cette inégalité implique des bornes optimales sur les moments du volume manquant de cette enveloppe convexe, ainsi que sur les moments du nombre de ses sommets. Enfin, dans le cas unidimensionnel, pour le second modèle, nous donnons la taille asymptotique minimale que doit faire l'ensemble inconnu afin de pouvoir être détecté, et nous proposons une règle de décision, permettant un test consistant du caractère non vide de cet ensemble. / In this thesis, we are interested in statistical inference on convex bodies in the Euclidean space $\R^d$. Two models are investigated. The first one consists of the observation of $n$ independent random points, with common uniform distribution on an unknown convex body. The second one is a regression model, with additive subgaussian noise, where the regression function is the indicator function of an unknown convex body. In the first model, our goal is to estimate the unknown support of the common uniform density of the observed points. In the second model, we aim either to estimate the support of the regression function, or to detect whether this support is nonempty, i.e., the regression function is nonzero. In both models, we investigate the cases when the unknown set is a convex polytope, and when we know the number of vertices. If this number is not known, we propose an adaptive method which allows us to obtain a statistical procedure performing asymptotically as well as in the case of perfect knowledge of that number. In addition, this procedure allows misspecification, i.e., provides an estimator of the unknown set, which is optimal in a minimax sense, even if the unknown set is not polytopal, in the contrary to what may have been thought. We prove a universal deviation inequality for the volume of the convex hull of the observations in the first model. We show that this inequality allows one to derive tight bounds on the moments of the missing volume of this convex hull, as well as on the moments of the number of its vertices. In the one-dimensional case, in the second model, we compute the asymptotic minimal size of the unknown set so that it can be detected by some statistical procedure, and we propose a decision rule which allows consistent testing of whether of that set is empty.

Cette thèse comporte deux parties distinctes, toutes les deux liées à la théorie du transport optimal. Dans la première partie, nous considérons une variété riemannienne, deux mesures à densité régulière et un coût de transport, typiquement la distance géodésique quadratique et nous nous intéressons à la régularité de l'application de transport optimal. Le critère décisif à cette régularité s'avère être le signe du tenseur de Ma-Trudinger-Wang (MTW). Nous présentons tout d'abord une synthèse des travaux réalisés sur ce tenseur. Nous nous intéressons ensuite au lien entre la géométrie des lieux d'injectivité et le tenseur MTW. Nous montrons que dans de nombreux cas, la positivité du tenseur MTW implique la convexité des lieux d'injectivité. La deuxième partie de cette thèse est liée aux équations aux dérivées partielles. Certaines peuvent être considérées comme des flots gradients dans l'espace de Wasserstein W2. C'est le cas de l'équation de Keller-Segel en dimension 2. Pour cette équation nous nous intéressons au problème de quantification de la masse lors de l'explosion des solutions ; cette explosion apparaît lorsque la masse initiale est supérieure à un seuil critique Mc. Nous cherchons alors à montrer qu'elle consiste en la formation d'un Dirac de masse Mc. Nous considérons ici un modèle particulaire en dimension 1 ayant le même comportement que l'équation de Keller-Segel. Pour ce modèle nous exhibons des bassins d'attractions à l'intérieur desquels l'explosion se produit avec seulement le nombre critique de particules. Finalement nous nous intéressons au profil d'explosion : à l'aide d'un changement d'échelle parabolique nous montrons que la structure de l'explosion correspond aux points critiques d'une certaine fonctionnelle.

Le but de cette thèse est d'étudier les structures symplectiques dans la catégorie des variétés linéaires par morceaux (PL). La question centrale est de déterminer si toute variété symplectique lisse $(M,omega)$ peut être triangulée de manière symplectique, au sens où il existe une variété linéaire par morceaux $K$ et une triangulation $h :K -> M$ telle que $h^*omega$ est une forme symplectique constante par morceaux. Nous étudions d'abord un problème plus simple, qui consiste à trianguler les formes volumes lisses. Étant donnée une variété lisse $M$ munie d'une forme volume $Omega$, nous montrons qu'il existe une triangulation lisse $h :K -> M$ telle que $h^*Omega$ est une forme volume constante par morceaux. En particulier, les variétés symplectiques lisses de dimension 2 admettent donc des triangulations symplectiques. Étant donnée une variété symplectique fermée $(M,omega)$, nous montrons ensuite que pour certaines triangulations lisses $h :K -> M$, on peut, par une modification arbitrairement petite du complexe $K$, supposer que la forme $h^*omega$ est de rang maximal le long de tous les simplexes de $K$. Ce résultat permet d'approximer arbitrairement bien toute variété symplectique fermée par une variété symplectique PL. Nous nous intéressons finalement au cas d'une sous-variété symplectique $M$ d'un espace ambiant qui admet lui-même une triangulation symplectique. Nous montrons qu'il est possible de construire un cobordisme entre la sous-variété $M$ considérée et une approximation lisse par morceaux de celle-ci, triangulée par un complexe symplectique. / In this thesis, we study symplectic structures in a piecewise linear (PL) setting. The central question is to determine whether a smooth symplectic manifold can be triangulated symplectically, in the sense that there exists a triangulation $h :K -> M$ such that $h^*omega$ is a piecewise constant symplectic form on $K$. We first focus on a simpler related problem, and show that any smooth volume form $Omega$ on $M$ can be triangulated. This means that there always exists a triangulation $h :K -> M$ such that $h^*Omega$ is a piecewise constant volume form. In particular, symplectic surfaces admit symplectic triangulations. Given a closed symplectic manifold $(M,omega)$, we then prove that there exists triangulations $h :K -> M$ for which the piecewise smooth form $h^*omega$ has maximal rank along all the simplices of $K$. This result allows to approximate arbitrarily closely any closed symplectic manifold by a PL one. Finally, we investigate the case of a symplectic submanifold $M$ of an ambient space which is itself symplectically triangulated, and give the construction of a cobordism between $M$ and a piecewise smooth approximation of $M$, triangulated by a symplectic complex. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Convex geometries are combinatorial structures; they capture in an abstract way the essential features of convexity in Euclidean space, graphs or posets for instance. A convex geometry consists of a finite ground set plus a collection of subsets, called the convex sets and satisfying certain axioms. In this work, we study two natural problems on convex geometries. First, we consider the maximum-weight convex set problem. After proving a hardness result for the problem, we study a special family of convex geometries built on split graphs. We show that the convex sets of such a convex geometry relate to poset convex geometries constructed from the split graph. We discuss a few consequences, obtaining a simple polynomial-time algorithm to solve the problem on split graphs. Next, we generalize those results and design the first polynomial-time algorithm for the maximum-weight convex set problem in chordal graphs. Second, we consider the realizability problem. We show that deciding if a given convex geometry (encoded by its copoints) results from a point set in the plane is ER-hard. We complete our text with a brief discussion of potential further work. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

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La Stratoconception est un procédé breveté de prototypage rapide permettant de fabriquer directement par couches une pièce créée par CAO, sans rupture de la chaîne conception / fabrication. Le procédé de Stratoconception est développé au CIRTES depuis 1990 et a fait l'objet de nombreuses communications ainsi que de dépôts de brevets et de marques.<br />La Stratoconception consiste à décomposer (trancher) une pièce, en un ensemble de couches élémentaires simples, appelées strates, dans lesquelles sont introduits des renforts et inscris. Les pièces élémentaires sont identifiées puis fabriquées directement par micro-fraisage rapide 2.5 axes, à partir de matériaux en plaques. Ces pièces élémentaires sont ensuite assemblées pour reconstituer le produit final. L'assemblage est pris en compte dès la décomposition.<br />Ce travail est une continuation des travaux de thèse CIFRE n°642/99 de Geoffroy LAUVAUX effectués au sein de l'IFTS de Reims et soutenus en 2005.<br />La notion de décomposition de modèle numérique en entités a connu, et connaît encore, de nombreux développements et travaux. A l'origine, les entités de décomposition correspondaient à des entités élémentaires d'usinage (plan, cylindre, balayage...). Aujourd'hui, les travaux portant sur la décomposition de modèles sont principalement appliqués dans les domaines de l'imagerie multimédia, de la reconnaissance de similarités de modèles et de la création de nouveaux modèles à partir de bases de données de modèles existants.<br />Lorsque l'on cherche à appliquer la notion de décomposition à la Stratoconception, il apparaît que celle-ci n'est pas unique et qu'il est possible de définir trois types de décompositions adaptées à des problématiques bien distinctes : la décomposition en strates, en morceaux et en entités. Chacune de ces décompositions résout des problèmes d'accessibilté, de réduction de dimensions de modèles et d'optimisation de vitesse de réalisation.<br />Nous avons plus particulièrement travaillé sur l'optimisation de la phase de tranchage par l'utilisation de points caractéristiques (dits critiques) et sur l'utilisation de la ligne de reflet pour la décomposition et la réalisation de formes tubulaires. Nous avons également étudié un algorithme de décomposition en entités convexes approchées en dimensions 2 et 3.