Cette thèse porte sur l’influence des facteurs sémantiques dans la résolution de problèmes additifs isomorphes, et sur les différences de difficulté en résultant. Les contextes statiques favorisent la stratégie basée sur la recherche de la valeur de la partie complémentaire et ceux de type temporel favorisent l’analogie entre éléments homologues. L’objectif est de : (i) montrer que les situations de transformation d’états sont intermédiaires entre les situations statiques et temporelles, (ii) faire appliquer à des contextes statiques la procédure favorisée par le contexte temporel et inversement. Les expériences sont réalisées auprès d’élèves de CM1/CM2. La première atteste du statut intermédiaire des situations de transformation d’état, leur conférant un rôle pivot potentiel pour certaines acquisitions. Les problèmes de transvasement favorisent moins la solution fondée sur le complément que les énoncés de type ensembliste et moins la solution fondée sur la comparaison que ceux de type temporel. Dans la seconde expérience, deux conditions d’apprentissage sont testées : l’une par instruction écrite, l’autre par intervention pédagogique orale. Cette dernière favorise nettement la stratégie par différence-comparaison pour des problèmes d’effectifs, et celle par différence-complément pour les problèmes d’âges. L’effet de généralisation est plus marqué dans le groupe qui a appris la stratégie par différence-comparaison. Dans l’apprentissage écrit, la stratégie différence-comparaison est transférée aux problèmes d’effectifs et généralisée aux problèmes non appris ; la stratégie différence-complément n’est pas transférée aux contextes inhabituels. / This thesis examines semantic factors in additive problem solving and the related differences in difficulties. The problems studied can be solved by two strategies: the complementation strategy, based on a step by step procedure; and the matching procedure, based on the analogy between homologous elements. The two objectives of this work are: (i) to show that change problems are intermediate between combination problems with frequency contexts and combination problems with age contexts; (ii) to transfer to age problems the complementation procedure usually applied to frequency problems, and transfer to frequency problems the matching strategy usually applied to age problem. The experiments were conducted with children of 4th and 5th grades. The first experiment demonstrates that the change situations are intermediate between frequency and age problems. less often solved by a complementation strategy than frequency problems and less often solved by a matching strategy than age problems. In the second experiment, two teaching situations were tested. The first consisted in giving written instruction, in order to transfer the matching strategy to frequency problems, and to transfer the complementation procedure to age problems the transfer was observed for the matching strategy but not for the complementation strategy. The second teaching method consisted in oral lessons in class, the goal bieing similar: a massive effect of transfer of both procedures was observed as well as a generalization effect to problems with other contexts.

La méthode de diffusion inverse est la plus efficace dans la théorie des systèmes intégrables. Introduite dans les années soixantes, d'importants résultats ont été obtenus pour les problèmes de dimension 1+1 et notamment sur l'interaction de solitons. Depuis quelques années, l'intérêt est porté sur des problèmes de dimensions supérieures comme les équations de Davey-Sterwartson, une généralisation de l'équation intégrable de Schrödinger cubique non linéaire en dimension 1+1. Des études numériques en limite semi-classique de l'équation de Davey-Stewartson II (DSII) défocalisant, font apparaître des points communs avec le cas réduit unidimensionnel, par exemple sur l'existence d'ondes de choc dispersives : des conditions initiales lisses mènent à une région d'oscillations rapides et modulées dans le voisinage des chocs des solutions des équations non dispersives dotées des mêmes conditions initiales.Cette thèse donne les premières étapes pour l'étude analytique de ce problème basée sur la méthode de la transformée de diffusion inverse. Les deux types de méthodes, directe et inverse, pour l'équation de DSII permettent de réécrire le problème sous la forme des équations D-bar. On considère la transformée spectrale directe pour l'équation DSII avec des conditions initiales lisses en limite semi-classique. La transformée spectrale directe mène à un système de Dirac elliptique singulièrement perturbé en deux dimensions. On introduit une méthode de type BKW pour ce problème et on montre qu'il est bien défini pour des paramètres spectraux k ∈ ℂ dont les modules sont suffisamment grands en controllant la solution d'une équation eikonale non linéaire. Aussi cette méthode donne des résultats numériques précis pour de tels k en limite semi-classique. Ces résultats reposent sur la solution numérique du système de Dirac singulièrement perturbé et la solution numérique du problème eikonal.On résout le problème eikonal de manière explicite pout tout k dans le cas d'un potentiel particulier. Ces calculs donnent une explication sur le fait que l'on ne puisse pas appliquer la méthode BKW pour des valeurs de |k| plus petites. On présente une nouvelle méthode numérique pour calculer la solution du problème eikonal avec des valeurs de |k| suffisamment grandes.Les calculs numériques de la transformée spectrale directe offrent une manière d'analyser le système de Dirac singulièrement perturbé pour des valeurs de |k| si petites qu'il n'y a pas de solution globale au problème eikonal. On donne une analyse semi-classique rigoureuse sur la solution pour des potentiels radiaux en k = 0, ce qui donne une expression asymptotique du coefficient de réflexion pour k = 0 et suggère une structure annulaire pour la solution, ce qui peut être utilisé quand |k| ≠ 0 est petit. L'étude numérique suggère aussi que pour certains potentiels, le coefficient de réflexion converge simplement, quand ε ↓ 0, vers une fonction limite définie pour des valeurs de k pour lesquelles le problème eikonal n'a pas de solution globale. On propose que les singularités de la fonction eikonale jouent un rôle aussi similaire que les points tournants de la théorie unidimensionelle. / Inverse scattering is the most powerful tool in theory of integrable systems. Starting in the late sixties resounding great progress was made in (1+1) dimensional problems with many break-through results as on soliton interactions. Naturally the attention in recent years turns towards higher dimensional problems as the Davey-Stewartson equations, an integrable generalisation of the (1+1)-dimensionalcubic nonlinear Schrödinger equation. The defocusing Davey-Stewartson II equation, in its semi-classical limit has been shown in numerical experiments to exhibit behavior that qualitatively resembles that of its one-dimensional reduction, namely the generation of a dispersive shock wave: smooth initial data develop a zone rapid modulated oscillations in the vicinity of shocks of solutions for the corresponding dispersionless equations for the same initial data. The present thesis provides a first step to study this problem analytically using the inverse scattering transform method. Both the direct and inverse scattering transform for DSII can be expressed as D-bar equations. We consider the direct spectral transform for the defocusing Davey-Stewartson II equation for smooth initial data in the semi-classical limit. The direct spectral transform involves a singularly perturbed elliptic Dirac system in two dimensions. We introduce a WKB-type method for this problem and prove that it is well defined for sufficiently large modulus of the spectral parameter k ∈ ℂ by controlling the solution of an associated nonlinear eikonal problem. Further, we give numerical evidence that the method is accurate for such k in the semiclassical limit. Producing this evidence requires both the numerical solution of the singularly perturbed Dirac system and the numerical solution of the eikonal problem. We present a new method for the numerical solution of the eikonal problem valid for sufficiently large |k|. For a particular potential we are able to solve the eikonal problem in a closed form for all k, acalculation that yields some insight into the failure of the WKB method for smaller values of |k|. The numerical calculations of the direct spectral transform indicate how to study the singularly perturbed Dirac system for values of |k| so small that there is no global solution of the eikonal problem. We provide a rigorous semiclassical analysis of the solution for real radial potentials at k=0, which yields an asymptotic formula for the reflection coefficient at k = 0 and suggests an annular structure for the solution that may be exploited when |k| ≠ 0 is small. The numerics also suggest that for some potentials the reflection coefficient converges point-wise as ε ↓ 0 to a limiting function that is supported in the domain of k-values on which the eikonal problem does not have a global solution. We suggest that singularities of the eikonal function play a role similar to that of turning points in the one-dimensional theory.

Cette thèse s’inscrit dans le domaine mathématique de l’analyse des équations aux dérivées partielles non linéaires. Précisément, nous nous sommes intéressés à une classe de problèmes elliptiques et paraboliques avec coefficients singuliers. Ce manque de régularité pose un certain nombre de difficultés qui ne permettent pas d’utiliser directement les méthodes classiques de l’analyse non-linéaire fondées entre autres sur des résultats de compacité. Dans les démonstrations des principaux résultats, nous montrons comment pallier ces difficultés. Ceci suppose d’adapter certaines techniques bien connues mais aussi d’introduire de nouvelles méthodes. Dans ce contexte, une étape importante est l’estimation fine du comportement des solutions qui permet d’adapter le principe de comparaison faible, d’utiliser la régularité elliptique et parabolique et d’appliquer dans un nouveau contexte la théorie globale de la bifurcation analytique. La thèse se présente sous forme de deux parties indépendantes. 1- Dans la première partie (chapitre I de la thèse), nous avons étudié un problème quasi-linéaire parabolique fortement singulier faisant intervenir l’opérateur p-Laplacien. On a démontré l’existence locale et la régularité de solutions faibles. Ce résultat repose sur des estimations a priori obtenues via l’utilisation d’inégalités de type log-Sobolev combinées à des inégalités de Gagliardo-Nirenberg. On démontre l’unicité de la solution pour un intervalle de valeurs du paramètre de la singularité en utilisant un principe de comparaison faible fondé sur la monotonie d’un opérateur non linéaire adéquat. 2- Dans la deuxième partie (correspondant aux Chapitres II, III et IV de la thèse), nous sommes intéressés à l’étude de problèmes de bifurcation globale. On a établi pour ces problèmes l’existence de continuas non bornés de solutions qui admettent localement une paramétrisation analytique. Pour établir ces résultats, nous faisons appel à différents outils d’analyse non linéaire. Un outil important est la théorie analytique de la bifurcation globale qui a été introduite par Dancer (voir Chapitre II de la thèse). Pour un problème semi linéaire elliptique avec croissance critique en dimension 2, on montre que les solutions le long de la branche convergent vers une solution singulière (solution non bornée) lorsque la norme des solutions converge vers l’infini. Par ailleurs nous montrons que la branche admet une infinité dénombrable de "points de retournement" correspondant à un changement de l’indice de Morse des solutions qui tend vers l’infini le long de la branche. / This thesis is concerned with the mathematical study of nonlinear partial differential equations. Precisely, we have investigated a class of nonlinear elliptic and parabolic problems with singular coefficients. This lack of regularity involves some difficulties which prevent the straight-orward application of classical methods of nonlinear analysis based on compactness results. In the proofs of the main results, we show how to overcome these difficulties. Precisely we adapt some well-known techniques together with the use of new methods. In this framework, an important step is to estimate accurately the solutions in order to apply the weak comparison principle, to use the regularity theory of parabolic and elliptic equations and to develop in a new context the analytic theory of global bifurcation. The thesis presents two independent parts. 1- In the first part (corresponding to Chapter I), we are interested by a nonlinear and singular parabolic equation involving the p-Laplacian operator. We established for this problem that for any non-negative initial datum chosen in a certain Lebeque space, there exists a local positive weak solution. For that we use some a priori bounds based on logarithmic Sobolev inequalities to get ultracontractivity of the associated semi-group. Additionaly, for a range of values of the singular coefficient, we prove the uniqueness of the solution and further regularity results. 2- In the second part (corresponding to Chapters II, III and IV of the thesis), we are concerned with the study of global bifurcation problems involving singular nonlinearities. We establish the existence of a piecewise analytic global path of solutions to these problems. For that we use crucially the analytic bifurcation theory introduced by Dancer (described in Chapter II of the thesis). In the frame of a class of semilinear elliptic problems involving a critical nonlinearity in two dimensions, we further prove that the piecewise analytic path of solutions admits asymptotically a singular solution (i.e. an unbounded solution), whose Morse index is infinite. As a consequence, this path admits a countable infinitely many “turning points” where the Morse index is increasing.

Etude de l'automatisation de la conception de gammes d'usinage. Il s'agit d'un problème de planification sous contraintes en intelligence artificielle qui a été résolu en employant, d'une part, une stratégie de planification par combinaison opportuniste de plans en conjonction avec un algorithme de traitement d'échecs " par compromis" et, d'autre part, une modélisation "par entités" du problème. Ces méthodes et modèles ont donné lieu à la réalisation du systeme propel, un générateur de plan d'actions général, et à son application à la conception automatique de gammes d'usinage

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On étudie quelques familles de problèmes aux limites elliptiques non linéaires d'ordre 2, de la forme Au=f(λ,χ,u,ε) où les réels positifs λ et ε qui apparaissent dans la non linéarité de f jouent, respectivement, le rôle de paramètre de bifurcation et de paramètre de perturbation. On considère l'aspect branches de solutions, retournements, pour ε>0 et ε→0 dans 5 cas

L'objet de cette thèse est l'étude d'algorithmes itératifs permettant de résoudre des problèmes d'optimisation convexe avec ou sans contraintes fonctionnelles, des problèmes de résolutions d'inégalités variationnelles à opérateur monotone et des problèmes de recherche de point selle. Ces problèmes sont envisagés lorsque la dimension de l'espace de recherche est grande et lorsque les valeurs des différentes fonctions étudiées et leur sous/sur-gradients ne sont pas connues exactement et ne sont accessibles qu'au travers d'un oracle stochastique. Les algorithmes que nous étudions sont des adaptations au cas stochastique de deux algorithmes : le premier inspiré de la méthode de descente en miroir de Nemirovski et Yudin et le second, de l'algorithme d'extrapolation duale de Nesterov. Pour chacun de ces deux algorithmes, nous donnons des bornes pour l'espérance et pour les déviations modérées de l'erreur d'approximation sous différentes hypothèses de régularité pour tous les problèmes sans contraintes fonctionnelles envisagées et nous donnons des versions adaptatives de ces algorithmes qui permettent de s'affranchir de connaître certains paramètres de ces problèmes non accessibles en pratique. Enfin nous montrons comment, à l'aide d'un algorithme auxiliaire inspiré de la méthode de Newton et des résultats obtenus lors de la résolution des problèmes de recherche de point selle, il est possible de résoudre des problèmes d'optimisation sous contraintes fonctionnelles.

Dans cette thèse, nous étudions quelques opérateurs présentant un changement de signe dans leur partie principale. Ces opérateurs apparaissent notamment en électromagnétisme lorsqu'on s'intéresse à la propagation des ondes dans des structures constituées de matériaux usuels et de matériaux négatifs en régime harmonique. Ici, nous appelons matériau négatif un matériau modélisé par une permittivité diélectrique et/ou une perméabilité magnétique négative(s). En raison du changement de signe des coefficients physiques, on ne peut utiliser les outils classiques pour étudier ce problème. Dans la première partie de ce mémoire, nous nous concentrons sur le problème de transmission scalaire auquel on peut réduire les équations de Maxwell lorsque la géométrie et les données présentent une invariance dans une direction. Avec la technique de la T-coercivité, basée sur des arguments géométriques, nous établissons des conditions nécessaires et suffisantes pour prouver le caractère bien posé de ce problème en domaine borné dans H^1. Nous montrons également comment on peut utiliser cette approche pour justifier la convergence des méthodes usuelles d'approximation par éléments finis. Dans un deuxième temps, au moyen de techniques différentes, issues de l'étude des équations elliptiques dans des domaines à géométrie singulière, nous définissons un nouveau cadre fonctionnel pour recouvrer le caractère Fredholm lorsque celui-ci est perdu dans H^1. Il apparaît alors un phénomène surprenant de trou noir. Tout se passe comme si des ondes étaient aspirées en un point. Nous réalisons ensuite une étude asymptotique par rapport à une petite perturbation de l'interface entre le matériau positif et le matériau négatif dans ce cadre fonctionnel. Au cours de notre analyse, nous mettons en évidence un curieux phénomène de valeur propre clignotante. La troisième partie de ce document est consacrée à l'étude des équations de Maxwell. Nous travaillons d'abord sur les équations de Maxwell 2D en exploitant les résultats obtenus pour le problème scalaire. Puis, nous nous intéressons aux équations de Maxwell 3D. Nous montrons qu'elles sont bien posées dès lors que les problèmes scalaires associés sont bien posés. Enfin, dans une quatrième partie, nous étudions le problème de transmission intérieur apparaissant en théorie de la diffraction. L'opérateur pour ce problème présente également un changement de signe dans sa partie principale. Nous abordons son étude en utilisant l'analogie existant avec le problème de transmission entre un matériau positif et un matériau négatif. Certaines configurations pour ce problème de transmission intérieur conduisent à considérer un problème de transmission du quatrième ordre avec changement de signe. Nous prouvons que cet opérateur présente des propriétés étonnamment différentes de celles de l'opérateur scalaire du second ordre.

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