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

Le travail de thèse contribue à établir des liens entre structures algébriques non-linéaires, décrites par des théories algébriques, et des structures algébriques linéaires, encodées par des algèbres sur une opérade linéaire. Pour les théories algébriques dont les modèles forment une catégorie semi-abélienne (ce qui inclut la plupart des structures intéressantes), un tel lien a été exhibé récemment par M. Hartl, au niveau des objets gradués associés à une nouvelle notion de suite centrale descendante des modèles d'une théorie donnée : il s'avère qu'ils ont une structure naturelle d'algèbre graduée sur une certaine opérade de groupes abéliens associée à la théorie. Le sujet de thèse s'inscrit dans le projet d'étendre ce lien au niveau global, c'est-à-dire d'établir des correspondances du type Mal'cev et Lazard dans le cas des groupes, à savoir entre les modèles nilpotents suffisamment radicables et les algèbres nilpotentes sur l'opérade linéaire correspondante (après tensorisation avec un sous-anneau des rationnels approprié). Ces correspondances jouent un rôle fondamental en théorie des groupes et commencent à faire leurs preuves en théorie des loops grâce au développement plus récent d'une théorie de Lie non-associative; on peut s'attendre à ce qu'il en soit de même dans un contexte plus général. Il est important de noter qu'aussi bien dans les correspondances classiques de Mal'cev et Lazard que dans leurs généralisations à des variétés multiples de loops (Moufang, Bruck, Bol etc.), le passage des algèbres (de Lie, de Mal'cev etc.) appropriées aux objets non-linéaires (groupes, voire loops) qui leur correspondent, est donné par une formule de Baker-Campbell-Hausdorff appropriée, déduite d'une étude de fonctions exponentielles et logarithmes. Dans la thèse, une nouvelle approche est développée pour construire une correspondance (en fait, une équivalence de catégories) du type Lazard entre une variété (dite aussi catégorie algébrique) 2- nilpotente 2-radicable (dans un sens approprié) C donnée et les algèbres sur une opérade symétrique unitaire linéaire et 2-nilpotente AbOp(C) dépendant de la variété, vivant dans la catégorie monoïdale des Z[1/2]-modules à gauche. L'anneau de fraction Z[1/2] apparaît car notre définition de 2-divisibilité d'objets de C se traduit par la condition de 2-divisibilité classique sur le premier terme de l'opérade. L'équivalence de type Lazard se construit grâce à la théorie des foncteurs polynomiaux (plus précisément quadratiques) et à la notion d'extension linéaire de catégories. L'idée principale est de chercher une équivalence quadratique (i.e un foncteur quadratique qui est une équivalence de catégories) entre une variété semi-abélienne 2-nilpotente 2-radicable donnée C et la catégorie des algèbres sur AbOp(C), que nous appellerons le foncteur de Lazard. La nouveauté principale de cette approche est de ne pas construire ce foncteur explicitement sur tous les objets et les morphismes, en utilisant une formule de BCH établie au préalable; mais au contraire de construire l'"ADN" du foncteur de Lazard, c'est-à-dire un ensemble de données minimales le caractérisant étudié dans ce travail de thèse, et d'en déduire une formule de type BCH dans notre contexte. Cette démarche devrait pouvoir se généraliser et ainsi fournir une approche nouvelle et intéressante même de la formule BCH classique. / The aim of this work consists of establishing the foundations and first steps of a research project which aims at a new understanding and generalization of the classical Baker-Campbell-Hausdorff formula with a conceptual approach, and its main application in group theory: refining a result of Mal'cev adapting the classical Lie correspondence to abstract groups, Lazard proved that the category of n-divisible n-step nilpotent groups is equivalent with the category of n-step nilpotent Lie algebras over the coefficient ring Z[1/2,…,1/n]. Generalizations to other algebraic structures than groups were obtained in the literature first for several varieties of loops (in particular Moufang, Bruck and Bol loops), and finally for all loops in recent work of Mostovoy, Pérez-Izquierdo and Shestakov. They invoke other types of algebras replacing Lie algebras in the respective context, namely Mal'cev algebras related with Moufang loops, Lie triple systems related with Bruck loops, Bol algebras with Bol algebras and finally Sabinin algebras with arbitrary loops. In each case, the associated type of algebras can be viewed as a linearization of the non-linear structure given by a given type of loops. This situation motivates a research program initiated by M. Hartl, namely of exhibiting suitable linearizations of all non-linear algebraic structures satisfying suitable conditions, namely all semiabelian varieties (of universal algebras, in the sense of universal algebra or of Lawvere). In fact, Hartl associated with any semi-abelian category C a multi-right exact (and hence multi-linear) functor operad on its abelian core. In the special case where C is a variety, this functor operad is even multicolimit preserving and by specialization is equivalent with an operad in abelian groups; the algebra type encoded by this operad provides a linearization of the given variety. Indeed, for each of the above-mentioned varieties of loops this algebra type coincides (over rational coefficients) with the one exhibited in the literature. These constructions and results are based on a new commutator theory in semi-abelian categories which itself relies on a calculus of functors in the framework of semi-abelian categories, both developed by Hartl in partial collaboration with B. Loiseau and T. Van der Linden. Now the project mentioned at the beginning constitutes the next major goal in this emerging general theory of linearization of algebraic structures: to generalize the Lazard equivalence and Baker- Campbell-Hausdorff formula to the context of semi-abelian varieties, and to deduce a way of explicitly computing the operad AbOp(C) from a given presentation of the variety C (more precisely, the operad obtained from AbOp(C) by tensoring its term of arity n with Z[1/2,…,1/n]). In the classical example of groups this would amount to deducing the structure of the Lie operad directly from the usual group axioms.

Cette thèse est dédiée à l'étude du Thompson Sampling (TS), une heuristique qui vise à surmonter le dilemme entre exploration et exploitation qui est inhérent à tout processus décisionnel face à l'incertain. Contrairement aux algorithmes issus de l'heuristique optimiste face à l'incertain (OFU), où l'exploration provient du choix du modèle le plus favorable possible au vu de la connaissance accumulée, les algorithmes TS introduisent de l'aléa dans le processus décisionnel en sélectionnant aléatoirement un modèle plausible, ce qui les rend bien moins coûteux numériquement. Cette étude se concentre sur les problèmes paramétriques linéaires, qui autorisent les espaces état-action continus (infinis), en particulier les problèmes de Bandits Linéaires (LB) et les problèmes de contrôle Linéaire et Quadratique (LQ). Nous proposons dans cette thèse de nouvelles analyses du regret des algorithmes TS pour chacun de ces deux problèmes. Bien que notre démonstration pour les LB garantisse une borne supérieure identique aux résultats préexistants, la structure de la preuve offre une nouvelle vision du fonctionnement de l'algorithme TS, et nous permet d'étendre cette analyse aux problèmes LQ. Nous démontrons la première borne supérieure pour le regret de l'algorithme TS dans les problèmes LQ, qui garantie dans le cadre fréquentiste un regret au plus d'ordre O(\sqrt{T}). Enfin, nous proposons une application des méthodes d'exploration-exploitation pour les problèmes d'optimisation de portefeuille, et discutons dans ce cadre le besoin ou non d'explorer activement. / This dissertation is dedicated to the study of the Thompson Sampling (TS) algorithms designed to address the exploration-exploitation dilemma that is inherent in sequential decision-making under uncertainty. As opposed to algorithms derived from the optimism-in-the-face-of-uncertainty (OFU) principle, where the exploration is performed by selecting the most favorable model within the set of plausible one, TS algorithms rely on randomization to enhance the exploration, and thus are much more computationally efficient. We focus on linearly parametrized problems that allow for continuous state-action spaces, namely the Linear Bandit (LB) problems and the Linear Quadratic (LQ) control problems. We derive two novel analyses for the regret of TS algorithms in those settings. While the obtained regret bound for LB is similar to previous results, the proof sheds new light on the functioning of TS, and allows us to extend the analysis to LQ problems. As a result, we prove the first regret bound for TS in LQ, and show that the frequentist regret is of order O(sqrt{T}) which matches the existing guarantee for the regret of OFU algorithms in LQ. Finally, we propose an application of exploration-exploitation techniques to the practical problem of portfolio construction, and discuss the need for active exploration in this setting.

On étudie des familles rigides de connexions de selles sur des surfaces de demi-translation. Les configurations correspondantes sont une première étape pour comprendre la géométrie à l'infini des strates de l'espace des modules des différentielles quadratiques. On étend un résultat de Masur et Zorich en classifiant ces configurations pour chaque composante connexe de strate dès que le genre est supérieur à cinq. <br /><br />On regarde ensuite de façon plus fine des dégénérescences particulières et on prouve en particulier qu'une strate n'admet qu'un seul bout topologique lorsque le genre est zéro.<br /><br />Le lien entre surfaces de translation et échanges d'intervalles fournit un outil puissant pour l'étude du flot de Teichmüller. On propose une généralisation de cette représentation au cadre des différentielles quadratiques. On relie les propriétés géométriques et dynamiques de ces applications à des critères combinatoires explicites portant sur les permutations généralisées associées.

La recherche de cycles limites pour des sytèmes polynômiaux du plan est historiquement motivée par le 16e problème de Hilbert. Les résultats obtenus dans cette thèse concernent des systèmes différentiels quadratiques intégrables perturbés pour lesquels on met en oeuvre une adaptation d'un algorithme théorique proposé par Jean-Pierre Françoise permettant le calcul des dérivées successives de l'application de premier retour, encore appelées fonctions de Melnikov. Le premier exemple étudié est de type Liénard et présente un centre en l'origine. Le calcul par deux méthodes différentes de la première fonction de Melnikov assure l'existence d'un cycle limite pour le système perturbé. Dans certains cas, on calcule les fonctions de Melnikov d'ordre supérieur et on donne des conditions pour lesquelles le système reste à centre. Le second exemple est issu d'une équation d'Abel remarquée par Liouville, dont l'étude des singularités à l'infini fait apparaître une singularité non hyperbolique avec domaine elliptique. On perturbe quadratiquement une forme normale quadratique présentant cette singularité. Le calcul des trois premières fonctions de Melnikov assure l'existence de perturbations faisant apparaître deux cycles limites. D'autre part, on est en mesure de donner certains cas intégrables ainsi que la nature algébrique des fonctions de Melnikov d'ordre supérieur. Dans le troisième exemple, on étudie une famille de systèmes présentant soit une singularité avec deux secteurs elliptiques, soit un centre et une singularité avec un domaine elliptique. On espère trouver une perturbation quadratique générant quatre cycles limites imbriqués deux à deux. L'étude des fonctions de Melnikov jusqu'à l'ordre deux ne révèle cependant que l'existence de perturbations pour lesquelles on a deux cycles autour de l'un des centres et un seul autour de l'autre.

Nous montrons que, sur le tore Ts muni d'une métrique à coefficients strictement positifs et pour certaines valeurs de ces coefficients, il existe une solution de l'équation des ondes qui soit de classe Cs/2 et non presque-périodique en temps.

Le but de ce travail est de construire et d'étudier des catégories de foncteurs associées aux espaces vectoriels munis de formes quadratiques non dégénérées sur F_2. Après avoir construit la catégorie de foncteurs Fquad, en utilisant des techniques similaires à celles utilisées pour les foncteurs de Mackey, on obtient plusieurs résultats concernant les objets simples de cette catégorie. <br /><br />On montre l'existence d'un foncteur, noté i, de F dans Fquad exact, fidèle et préservant les simples, où F est la catégorie des foncteurs entre la catégorie des espaces vectoriels finis sur F_2 et la catégorie de tous les espaces vectoriels.<br /><br />On introduit une autre catégorie de foncteurs, notée Fiso, dont les objets simples sont indexés par les représentations modulaires irréductibles des groupes orthogonaux, éventuellement dégénérés, sur F_2 et on montre l'existence d'un foncteur, noté k, de Fiso dans Fquad exact, fidèle et préservant les simples.<br /><br />En décomposant les deux générateurs projectifs les plus simples de la catégorie Fquad on obtient une classification des ``petits'' objets simples de Fquad qui nous permet de montrer que les foncteurs polynomiaux de Fquad sont dans l'image du foncteur i. De nouveaux foncteurs de Fquad, baptisés foncteurs mixtes, apparaissent dans la décomposition de ces deux générateurs projectifs et fournissent deux familles infinies de foncteurs simples de Fquad ne provenant ni de F, ni de Fiso.

Dans cette thèse, nous étudions la dynamique du flot géodésique de Teichmüller. L'origine de cet intérêt provient de l'étude d'une classe très importante de systèmes dynamiques : celle des échanges d'intervalles. Dans des travaux classiques, Masur et Veech montrent en 1982 que la dynamique de ces échanges d'intervalles est reliée avec la dynamique du flot géodésique de Teichmüller sur l'espace des modules des courbes complexes. L'espace des phases de ce flot peut être vu comme l'espace des modules des différentielles quadratiques sur une surface. Ces espaces sont naturellement stratifiés par le type des singularités des formes. De plus ces strates sont préservées par l'action de ce flot. Des résultats classiques affirment que ces strates sont des orbifolds complexes et sont non-vides et non-connexes en « général ». La motivation du travail expliqué dans cette thèse est donnée par le résultat fondamental, démontré indépendamment par Masur et par Veech (1982), qui affirme que le flot géodésique de Teichmüller agit de façon ergodique sur chaque composante connexe de chaque strate (normalisée), par rapport à une mesure invariante de masse finie. Kontsevich et Zorich ont classifié les composantes connexes des strates de l'espace des modules Hg des différentielles abéliennes. Dans cette thèse, nous donnons une description précise des composantes des strates dans le cas complémentaire de celui de Kontsevich- Zorich, c'est-à-dire de l'espace des modules Qg des différentielles quadratiques qui ne sont pas globalement le carré de différentielles abéliennes. Par ailleurs, nous donnons une formule explicite pour le calcul de la structure spin d'une différentielle quadratique de Qg en termes uniquement des singularités de la strate. Ceci contredit une conjecture de Kontsevich-Zorich sur la classification des composantes connexes non-hyperelliptiques de Qg par cette structure spin. En utilisant cette formule, nous donnons une application dans le contexte des billards dans un polygone rationnel.

Soit S un ensemble de points pris sur une surface F d'équation z = f(x,y) ; on projette S dans le plan (xOy), et on désire construire une triangulation de l'enveloppe convexe de la projection de S qui déterminera une approximation linéaire par morceaux de F, dont la qualité sera liée à une mesure de l'erreur d'approximation de la surface. Il a été récemment prouvé que la triangulation de Delaunay était optimale pour des critères de normes Lp, lorsqu'il s'agissait d'approcher linéairement toute fonction quadratique convexe, dans un espace de dimension quelconque. En revanche, très peu de recherches ont été menées lorsque la surface n'est pas convexe. Ce mémoire propose donc d'étudier l'approximation par une tri- angulation, pour des critères de normes L1 et L2, d'une surface non convexe d'équation la plus simple possible : le paraboloïde hyperbolique défini par z = x2 − y2. Une construction est ainsi donnée pour déterminer, de manière naturelle, les courbes de séparation d'un triangle ∆, c'est-à-dire les limites du plan pour lesquelles ∆ doit être conservé dans une triangulation localement op- timale du paraboloïde hyperbolique. Des algorithmes de triangulation qui font appel à diverses heuristiques fondées sur les courbes de séparation ont été abon- damment testés ; une amélioration significative par rapport à la triangulation de Delaunay a été mise en évidence. Une comparaison avec des triangulations glob- alement optimales, dont l'obtention n'est possible qu'au moyen de programmes de complexité exponentielle, prouve que ces algorithmes rendent finalement de "bonnes" triangulations. Les recherches montrent qu'un tel procédé peut facile- ment être généralisé à toutes les surfaces définies par des fonctions quadratiques, de la forme z = αx2 + βy2 + γxy + δ1x + δ2y + δ3.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Mathématiques appliquées : Lille 1 : 2005. / N° d'ordre (Lille 1) : 3773. Titre provenant de la page de titre du document numérisé. Bibliogr. p. [163]-168.