Pour le calcul d'ombres en informatique graphique, il est courant de s'intéresser à la vue qu'un observateur a d'une scène géométrique. En particulier, il est important de caractériser les changements structurels, appelés événements visuels, qui se produisent dans cette vue lorsque l'observateur se déplace. En se basant sur la définition combinatoire de la vue proposée par Gigus et Malik et la classification des événements visuels qui en découle, de nombreux travaux se heurtent à des problèmes de complexité en temps et en espace. C'est notamment le cas de la méthode du maillage de discontinuités. Nous suggérons donc une approche nouvelle qui repose sur la remise en cause de cette notion de vue.<br /><br />Pour un ensemble d'objets convexes disjoints, nous proposons une définition topologique de la vue qui fait la part belle aux silhouettes visibles des objets de la scène et nous caractérisons géométriquement les lieux où se produisent les événements visuels. Nous utilisons cette caractérisation pour proposer une méthode qui permet d'extraire les limites entre lumière et pénombre et entre ombre et pénombre dans une scène éclairée par des sources surfaciques. Nous arrivons ainsi à réduire considérablement la taille des objets intermédiaires utilisés pour la construction des limites entre les régions.<br /><br />De plus, nous démontrons les premières bornes théoriques non triviales sur la complexité des limites entre lumière et pénombre ainsi qu'entre ombre et pénombre.

Partant du constat d'un relatif échec de l'utilisation de l'informatique dans l'enseignement, nous avons cherché les moyens de poser et résoudre les problèmes de l'insertion de l'ordinateur dans l'enseignement mathématique dans le cas de la géométrie. L'importance de l'utilisation du dessin pour la mise en évidence de propriétés et la résolution de problèmes constitue l'une des spécificités de la géométrie. L'acquisition de connaissances géométriques s'appuie donc sur la signification que l'élève construit du dessin. En vue de décrire les étapes de cette construction, nous proposons les notions de forme et de configuration. C'est par la réalisation d'un micromonde à manipulation directe que nous avons choisi de faire intervenir l'ordinateur dans l'enseignement de la géométrie. Le cahier des charges ainsi élaboré a permis de déboucher sur la réalisation du logiciel Cabri-géomètre dont nous décrivons les principales caractéristiques. Une expérimentation nous a permis d'éprouver les choix initiaux et des modalités d'utilisation du logiciel. Les résultats obtenus mettent en évidence l'intérêt d'une approche des dessins par la manipulation directe des objets géométriques qui les composent. Par l'engagement de l'élève qu'elle permet, la manipulation directe permet de passer d'une évaluation de l'enseignant à une validation par l'élève de ses propres productions. Deux modifications du fonctionnement du système didactique entraînées par l'utilisation du logiciel sont analysées : - la négociation par l'enseignant d'un nouveau contrat didactique, - la mises en place des situations favorisant le transfert des connaissances acquises en environnement informatique vers d'autres environnements.

Dans la fabrication des produits pétroliers en raffinerie, les lois linéaires de mélange permettent de représenter les ensembles de mélanges faisables par des zonotopes. La faisabilité d'un mélange est un probleme important qui est résolu par des méthodes d'optimisation convexe. Le but du travail présente est de montrer que, dans le cas de la dimension trois, la géométrie algorithmique apporte d'autres solutions a ce probleme. La spécificité des zonoedres et l'utilisation d'une structure de données de type arête-ailée permettent la mise en œuvre d'algorithmes de géométrie optimaux pour les représenter, puis des algorithmes de manipulation et visualisation rapides et robustes destines a être utilises de manière concrète. Le logiciel développe a partir de ces outils apporte une aide efficace dans la décision de la fabrication des gazoles. Dans le cadre plus vaste de la séparation, l'état de séparation d'un système physico-chimique est représente par un zonoide. Les Zonodres fournissent une approche géométrique pour l'étude de tels objets

Cette dernière décennie a vu apparaître et se développer toute une théorie sur l'échantillonnage des surfaces lisses. L'objectif était de trouver des conditions d'échantillonnage qui assurent une bonne reconstruction d'une surface lisse S à partir d'un sous-ensemble fini E de points de S. Parmi ces conditions, l'une des plus importantes est sans conteste la condition d'e-échantillonnage, introduite par Amenta et Bern, qui stipule que tout point p de S doit être à distance de E au plus e fois lfs(p), où lfs(p) désigne la distance de p à l'axe médian de S. Amenta et Bern ont montré qu'il est possible d'extraire de la triangulation de Delaunay d'un e-échantillon E une surface affine par morceaux qui approxime S du point de vue topologique (isotopie) et géométrique (distance de Hausdorff). Néanmoins restaient ouvertes les questions cruciales de pouvoir vérifier si un ensemble de points donné est un e-échantillon d'une part, et de construire des e-échantillons d'une surface lisse donnée d'autre part. De plus, les conditions d'échantillonnage proposées jusque là n'offraient des garanties que dans le cas lisse, puisque lfs s'annule aux points où la surface n'est pas différentiable. Dans cette thèse, nous introduisons le concept d'e-échantillon lâche, qui peut être vu comme une version faible de la notion d'e-échantillon. L'avantage majeur des e-échantillons lâches sur les e-échantillons classiques est qu'ils sont plus faciles à vérifier et à construire. Plus précisément, vérifier si un ensemble fini de points est un e-échantillon lâche revient à regarder si les rayons d'un nombre fini de boules sont suffisamment petits. Quand la surface S est lisse, nous montrons que les e-échantillons sont des e-échantillons lâches et réciproquement, à condition que e soit suffisamment petit. Il s'ensuit que les e-échantillons lâches offrent les mêmes garanties topologiques et géométriques que les e-échantillons. Nous étendons ensuite nos résultats au cas où la surface échantillonnée est non lisse en introduisant une nouvelle grandeur, appelée rayon Lipschitzien, qui joue un rôle similaire à lfs dans le cas lisse, mais qui s'avère être bien défini et positif sur une plus large classe d'objets. Plus précisément, il caractérise la classe des surfaces Lipschitziennes, qui inclut entre autres toutes les surfaces lisses par morceaux pour lesquelles la variation des normales aux abords des points singuliers n'est pas trop forte. Notre résultat principal est que, si S est une surface Lipschitzienne et E un ensemble fini de points de S tel que tout point de S est à distance de E au plus une fraction du rayon Lipschitzien de S, alors nous obtenons le même type de garanties que dans le cas lisse, à savoir : la triangulation de Delaunay de E restreinte à S est une variété isotope à S et à distance de Hausdorff O(e) de S, à condition que ses facettes ne soient pas trop aplaties. Nous étendons également ce résultat aux échantillons lâches. Enfin, nous donnons des bornes optimales sur la taille de ces échantillons. Afin de montrer l'intérêt pratique des échantillons lâches, nous présentons ensuite un algorithme très simple capable de construire des maillages certifiés de surfaces. Etant donné une surface S compacte, Lipschitzienne et sans bord, et un paramètre positif e, l'algorithme génère un e-échantillon lâche E de S de taille optimale, ainsi qu'un maillage triangulaire extrait de la triangulation de Delaunay de E. Grâce à nos résultats théoriques, nous pouvons garantir que ce maillage triangulaire est une bonne approximation de S, tant sur le plan topologique que géométrique, et ce sous des hypothèses raisonnables sur le paramètre d'entrée e. Un aspect remarquable de l'algorithme est que S n'a besoin d'être connue qu'à travers un oracle capable de détecter les points d'intersection de n'importe quel segment avec la surface. Ceci rend l'algorithme assez générique pour être utilisé dans de nombreux contextes pratiques et sur une large gamme de surfaces. Nous illustrons cette généricité à travers une série d'applications : maillage de surfaces implicites, remaillage de polyèdres, sondage de surfaces inconnues, maillage de volumes.

Nous étudions le processus d'appropriation du déplacement par les élèves dans un environnement de géométrie dynamique, afin de mieux comprendre les difficultés qu'ils rencontrent pour l'utiliser, comme l'ont révélé certaines études. En nous appuyant sur l'approche instrumentale (Rabardel) et la structure des schèmes donnée par Vergnaud et Gomes, nous avons étudié la genèse instrumentale du déplacement et les différents schèmes qui constituent les instruments déplacement. <br />A l'aide d'une méthodologie mixte, relevant à la fois de l'ingénierie didactique et de l'observation naturaliste, nous avons pu observer et analyser différentes utilisations du déplacement et leurs genèses instrumentales. Nous avons travaillé pendant toute une année scolaire avec un enseignant et deux classes de sixième, mettant en œuvre une quinzaine de situations utilisant Cabri-géomètre.<br />Nous avons identifié les schèmes d'usage et les schèmes d'action instrumentée relatifs au déplacement, comme les schèmes d'usage de « déplacement d'un objet » ou de « distinction des différents types de points du logiciel », ou les schèmes d'action instrumentée « déplacer pour valider une construction » ou « vérification que deux droites sont perpendiculaires ». Grâce à ces schèmes, nous avons caractérisé les instruments déplacement et mieux compris leurs appropriations et les difficultés des élèves.

Description géométrique de l'environnement grâce à la redondance et à la complémentarité des informations provenant de plusieurs capteurs. Cette description est basée sur une modélisation tridimensionnelle de type surfacique incorporant les informations géométriques et l'incertitude de ces informations

Les algorithmes de résolution polynomiale sont impliqués dans des outils sophistiqués de calcul en géométrie algébrique aussi bien quen ingénierie. Les plus populaires dentre eux reposent sur des bases de Gröbner, des matrices de Macaulay ou des décompositions triangulaires. Dans tous ces algorithmes, les polynômes sont développés dans une base des monômes et les calculs utilisent essentiellement des routines dalgèbre linéaire. L'inconvénient majeur de ces méthodes est lexplosion exponentielle du nombre de monômes apparaissant dans des polynômes éliminants. De manière alternative, lalgorithme Kronecker manie des polynômes codés comme la fonction qui calcule ses valeurs en tout point.<br />Dans cette thèse, nous donnons une présentation concise de ce dernier algorithme, ainsi qu'une preuve autonome de son bon fonctionnement. Toutes nos démonstrations sont intimement liées aux algorithmes, et ont pour conséquence des résultats classiques en géométrie algébrique, comme un théorème de Bézout. Au delà de leur intérêt pédagogique, ces preuves permettent de lever certaines hypothèses de régularité, et donc d'étendre l'algorithme au calcul des multiplicités sans coût supplémentaire.<br />Ensuite, nous présentons un algorithme de décomposition primaire pour les idéaux de polynômes de dimension nulle. Nous en donnerons également une étude de complexité précise, complexité qui est polynomiale en le nombre de variables, en le coût dévaluation du système, et en un nombre de Bézout.

L'implicitisation d'une surface algébrique rationnelle, c'est-à-dire le passage de la paramétrisation à une représentation implicite, est un<br />problème géométrique classique. Dans ce travail de thèse, nous utilisons la théorie des syzygies pour représenter implicitement une surface par une matrice dont les mineurs de taille maximale ont l'équation implicite comme plus grand diviseur commun. Dans les deux premiers chapitres, nous traitons deux classes de surfaces spéciales pour lesquelles il est toujours possible de construire une matrice carrée qui correspond au résultant d'une μ-base : les surfaces réglées et les surfaces canales. Dans les chapitres suivants, le cas général de surfaces rationnelles paramétrées sur une variété torique de dimension 2 est étudié. Nous montrons qu'une telle matrice peut être construite en n'utilisant que des syzygies linéaires et nous décrivons un algorithme simple et efficace pour son calcul.

Cette thèse présente quelques résultats portant sur l'arithmétique de variétés rationnellement connexes et, plus spécifiquement, des hypersurfaces cubiques, dans trois directions principales : l'équivalence rationnelle, la R-équivalence, et l'approximation faible. Dans la première partie, on décrit de façon explicite la spécialisation de la R-équivalence. La seconde est consacrée à la nullité du groupe de Chow de 0-cycles de degré 0 sur une hypersurface cubique ayant bonne réduction sur les p-adiques. La troisième montre un résultat d'approximation faible aux places de bonne réduction sur les surfaces cubiques sur les corps de fonctions. La quatrième montre la R-trivialité des hypersurfaces cubiques de grande dimension sur les p-adiques. La cinquième partie explicite par un calcul la non-nullité du groupe de Chow de 0-cycles de degré 0 d'une hypersurface cubique de dimension 3 sur un corps de dimension 2. Enfin, on étudie la R-équivalence très libre sur les variétés toriques.

Cette thèse est consacrée à l'étude d'inégalités géométriques universelles sur les variétés riemanniennes. Plus particulièrement, nous nous intéressons aux relations entre le volume et la longueur des courtes géodésiques fermées, sans hypothèse de courbure.<br /><br />Tout d'abord, nous étudions les métriques extrémales pour le problème isosystolique sur les surfaces. Nous établissons un critère à l'extrémalité des métriques sur les surfaces orientables et examinons le cas de genre deux.<br /><br />Ensuite, nous montrons que la longueur de la plus courte trajectoire non triviale parmi les géodésiques fermées simples d'indice un et les géodésiques en huit d'indice nul minore l'aire et le diamètre des sphères riemanniennes.<br />Nous discutons aussi de la rigidité et de la souplesse du rayon de remplissage par rapport aux longueurs de courtes géodésiques provenant de la théorie de Morse sur l'espace des 1-cycles.<br /><br />Finalement, nous minorons le volume et le diamètre des variétés riemanniennes complètes à l'aide de la longueur du plus court lacet géodésique non trivial. De plus, nous obtenons une minoration de la croissance du volume des boules de ``petit'' rayon, ainsi qu'un résultat de finitude homotopique.