Pairs in involution are a Hopf algebraic structure with applications to category theory, cyclic homology and knot theory. In the present dissertation we will answer the question whether every finite-dimensional Hopf algebra admits such pairs, construct and investigate their categorical analogues, and develop, based on our previous findings, the theory of pairs in involutions for Hopf monads.

Στη διπλωματική αυτή εργασία μελετάται η πιο απλή περίπτωση από τις νηματοποιήσεις του Hopf και παράλληλα η γεωμετρική δομή της τρισδιάστατης σφαίρας. Για το σκοπό αυτό εισάγονται οι έννοιες των κβατερνίων και βασικά στοιχεία από τη θεωρία πολλαπλοτήτων. / An introduction of the simplest Hopf fibration and an elementary study of the 3-sphere are the basic aims of this graduation thesis. Besides, quaternions and elements of manifold theory are widely used.

Cette thèse est consacrée à la théorie des fluctuations des processus de Lévy, discipline qui consiste à observer les trajectoires en se focalisant plus précisément sur les extrema locaux et globaux. L'outil central pour cela est la factorisation de Wiener-Hopf qui relie l'exposant du processus de Lévy aux exposants des deux fameux subordinateurs d'échelles (le premier décrit les maxima, le second les minima). Nous ``titillons'' la factorisation de \wh\ en l'inversant par Fourier et en exploitant son prolongement analytique. Cela nous permet de redémontrer divers résultats classiques (Théorèmes de Rogozin, de Bertoin, de Kesten-Erickson, loi forte des grands nombres) avec une méthode analytique simple. Par ce même chemin, nous aboutissons à un critère de ``reptation" basé uniquement sur la mesure de Lévy. Ce critère permet de reconnaitre les processus de Lévy qui, avec une probabilité non nulle, traverse chaque altitude continuement. Ce résultat répond à une question restée ouverte pendant près de 30 ans. Nous obtenons également un critère de reptation basé sur les lois marginales, un critère d'existence des points de croissance pour un processus rampant vers le haut et une condition pour que des exposants de subordinateurs apparaissent dans une factorisation de \wh. L'étude du subordinateur d'échelle bivarié nous renseigne sur le processus des suprema $S_t=\sup\{ X_s : s\leq t\}$ (où $X$ désigne notre processus de Lévy). Nous montrons que, moyennant la finitude d'un moment exponentiel, la loi de $S$ caractérise celle de $X$. Quand $X$ est à variation infinie, nous voyons que la limite inférieure de $\frac{S_t}{t}$, quand $t$ tend vers $0$ ou $+\infty$, vaut soit $0$ soit $+\infty$. Enfin, nous caractérisons des cas où $S$ est continu par morceau. Dans la dernière partie de cette thèse, nous étudions le relief des trajectoires, qualifiant d'abruptes celles qui ont des dérivées infinies à gauche et à droite des extrema locaux. Nous donnons une caractérisation des processus abrupts et étudions les dérivées de Dini le long de leurs trajectoires.

This thesis consists of three parts. In the first part we look at Hopf algebras. We classify pointed rank one Hopf algebras over fields of prime characteristic which are generated as algebras by the first term of the coradical filtration. These Hopf algebras were classified by Radford and Krop for fields of characteristic zero. We obtain three types of Hopf algebras presented by generators and relations. The third type is new and has not previously appeared in literature. The second part of this thesis deals with Auslander-Reiten theory of finitedimensional algebras over fields. We consider G-transitive algebras and develop necessary conditions for them to have Auslander-Reiten components with Euclidean tree class. Thereby a result in [F3, 4.6] is corrected and generalized. We apply these results to G-transitive blocks of the universal enveloping algebras of restricted p-Lie algebras. Finally we deduce a condition for a smash product of a local basic algebra Λ with a commutative semi-simple group algebra to have components with Euclidean tree class, in terms of the components of the Auslander-Reiten quiver of Λ. In the last part we introduce and analyze Auslander-Reiten components for the bounded derived category of a finite-dimensional algebra. We classify derived categories whose Auslander-Reiten quiver has either a finite stable component or a stable component with finite Dynkin tree class or a bounded stable component. Their Auslander-Reiten quiver is determined. We use these results to show that certain algebras are piecewise hereditary. Also a necessary condition for the existence of components of Euclidean tree class is deduced. We determine components that contain shift periodic complexes.

A 2014 study by the US Department of Energy conducted at Lawrence Berkeley National Laboratory estimated that U.S. data centers consumed 70 billion kWh of electricity[1]. This represents about 1.8% of the total U.S. electricity consumption. Putting this in perspective 70 billion kWh of electricity is the equivalent of roughly 8 big nuclear reactors, or around double the nation's solar panel output[2]. Developing new memory technologies capable of reducing this power consumption would be greatly beneficial as our demand for connectivity increases in the future. One newly emerging candidate for an information carrier in low power memory devices is the magnetic skyrmion. This magnetic texture is characterized by its specific non-trivial topology, giving it particle-like characteristics. Recent experimental work has shown that these skyrmions can be stabilized at room temperature and moved with extremely low electrical current densities. This rapidly developing field requires new measurement techniques capable of determining the topology of these textures at greater speed than previous approaches. In this dissertation, I give a brief introduction to the magnetic structures found in Fe/Gd multilayered systems. I then present newly developed techniques that streamline the analysis of Lorentz Transmission Electron Microscopy (LTEM) data. These techniques are then applied to further the understanding of the magnetic properties of these Fe/Gd based multilayered systems. This dissertation includes previously published and unpublished co-authored material.

Orientador: Marcelo Messias / Banca: Luis Fernando de Osório Mello / Banca: Vanessa Avansini Botta Pirani / Resumo: Nesta dissertação fazemos um estudo de modelos biológicos do tipo Lotka-Volterra, utilizando como ferramenta principal a teoria qualitativa das equações diferenciais ordinárias. Abordamos, no plano e no espaço, alguns modelos do tipo predador-presa. Analisamos os comportamentos das soluções sob a variação dos parâmetros e tratamos com detalhes a bifurcação de Hopf, que dá origem a uma órbita periódica isolada (ciclo limite). Estudamos também um teorema devido a Li e Muldowney [16] sobre a estabilidade global de um ponto de equilíbrio para um sistema x˙ = f(x), x ∈ Rn. Aplicamos este resultado no estudo de um modelo de HIV tridimensional, provando a estabilidade global de um ponto de equilíbrio, para certos valores dos parâmetros. Para o mesmo modelo, verificamos a ocorrência de uma dupla bifurcação de Hopf, que leva ao surgimento e posterior desaparecimento de um ciclo limite, ao variarmos um dos parâmetros envolvidos no sistema. As bifurcações de Hopf ocorrem simultaneamente à perda de estabilidade global do ponto de equilíbrio / Abstract: In this work we present a study of biological models of Lotka-Volterra type, using as main tool the qualitative theory of ordinary differential equations. We analyze some two and three dimensional predator-prey models. The behavior of the solutions are studied under the variation of parameters and it is shown that a Hopf bifurcation occurs, leading to the creation of an isolated periodic orbit (limit cycle). We also study a theorem due to Li and Muldowney [16] about the global stability of an equilibrium point of a system x˙ = f(x), x ∈ Rn. We apply this result in the analysis of a three dimensional model of HIV with treatment, showing the global stability of an equilibrium point, for certain parameter values. For the same model, we prove the occurrence of two Hopf bifurcations, leading to the birth and subsequent death of a limit cycle, when we vary one of the parameters of the model. The Hopf bifurcations occurs simultaneously to the lack of global stability of the equilibrium point / Mestre

In this dissertation we first introduce an extension of the notion of parking functions to cars of different sizes. We prove a product formula for the number of such sequences and provide a refinement using a multi-parameter extension of the Abel--Rothe polynomial. Next, we study the incidence Hopf algebra on the noncrossing partition lattice. We demonstrate a bijection between the terms in the canceled chain decomposition of its antipode and noncrossing hypertrees. Thirdly, we analyze the sum of the 𝑟th powers of the descent set statistic on permutations and how many small prime factors occur in these numbers. These results depend upon the base 𝑝 expansion of both the dimension and the power of these statistics. Finally, we inspect the ƒ-vector of the descent polytope DPv, proving a maximization result using an analogue of the boustrophedon transform.

Cette habilitation est consacrée aux structures algébriques intervenant dans les systèmes uni- et bi-dimensionnels étudiés en physique. Nous y montrons comment ces structures peuvent être utilisées pour obtenir une meilleure compréhension des systèmes physiques qu'elles sous-tendent. Nous y décrivons aussi certains de leurs aspects mathématiques.<br /><br />Quatre parties composent cette présentation. Elles décrivent différents domaines de la physique que j'ai étudiés, et dans lesquels les cadres algébriques peuvent s'appliquer, à savoir:<br /><br />- Les théories conformes à deux dimensions, en particulier les algèbres W. Nous présentons la classification de ces dernières et leur quantification en cohomologie BRS.<br /><br />- Les algèbres W finies et leur application en physique (anyons et leurs généralisations) et en mathématique (représentations des algèbres de Lie).<br /><br />- Les structures d'algèbres de Hopf et leur généralisation dynamique, cadre mathématique utilisé dans la partie suivante.<br /><br />- Les systèmes intégrables, avec deux éclairages différents. D'une part, les chaînes de spins, qui décrivent des modèles unidimensionnels de spins en interaction. Nous parlerons des systèmes périodiques, et des systèmes avec bords. D'autre part, les systèmes intégrables en théorie des champs, avec une attention particulière aux systèmes avec bord ou avec impureté.

On étudie les multiplicateurs, c'est-à-dire les opérateurs bornés qui commutent avec les translations sur un espace de fonctions sur un groupe localement compact abélien G. On obtient pour tout multiplicateur un symbole essentiellement borné sur un ensemble de morphismes continus sur G, lié au spectre simultané des translations. Nous établissons aussi des résultats analogues pour les opérateurs de Wiener-Hopf (resp. Toeplitz) sur des espaces de fonctions sur R+ (resp. Z+).

Ce document de synthèse résume les travaux de l'auteur sur les extensions et systèmes de Hopf-Galois et leurs applications en théorie des représentations des groupes quantiques, ainsi que sur les constructions d'exemples de groupes quantiques.