Bücher der Reihe Mathematiques et Applications

Cet ouvrage est issu d¿un cours de Master 2 enseigné à l¿UPMC entre 2004 et 2007. Nous y présentons une sélection de techniques mathématiques orientées vers la résolution des équations aux dérivées partielles elliptiques semi-linéaires et quasi-linéaires. Après un vade-mecum d'analyse réelle et d'analyse fonctionnelle de base pour les EDP, sans démonstrations pour les points les plus connus, nous parcourons ainsi les théorèmes de point fixe classiques, les opérateurs de superposition dans les espaces de Lebesgue et de Sobolev, la méthode de Galerkin, les principes du maximum et la régularité elliptique, nous faisons une excursion assez longue dans divers aspects du calcul des variations puis terminons par les opérateurs monotones et pseudo-monotones. Tout ceci est agrémenté d¿exemples et chaque chapitre est complété d'un nombre d¿exercices qui croît essentiellement avec le numéro du chapitre, au fur et à mesure que de nouveaux matériaux sont présentés.This book stems from lectures notes of a Master 2 class held at UPMC between 2004 and 2007. A selection of mathematical techniques geared towards the resolution of semilinear and quasilinear elliptic partial differential equations is presented. After a short survival guide in basic real and functional analysis for PDEs, without proofs for the most well-known results, we walk through the classical fixed point theorems, the superposition operators in Lebesgue and Sobolev spaces, the Galerkin method, the maximum principles and elliptic regularity, we make a rather long foray into various aspects of the calculus of variations, and conclude with monotone and pseudo-monotone operators, by way of numerous examples. Each chapter is complemented by a number of exercises that grows with the chapter number as more and more material is made available.

De nombreux systèmes physiques, mécaniques, financiers et économiques peuvent être décrits par des modèles mathématiques qui visent à optimiser des fonctions, trouver des équilibres et effectuer des arbitrages. Souvent, la convexité des ensembles et des fonctions ainsi que les conditions de monotonie sur les systèmes d'inéquations qui régissent ces systèmes se présentent naturellement dans les modèles. C'est dans cet esprit que nous avons conçu ce livre en mettant l'accent sur une approche géométrique qui privilégie l'intuition par rapport à une approche plus analytique. Les démonstrations des résultats classiques ont été revues dans cette optique et simplifiées. De nombreux exemples d'applications sont étudiés et des exercices sont proposés.Ce livre s'adresse aux étudiants en master de mathématiques appliquées, ainsi qu'aux doctorants, chercheurs et ingénieurs souhaitant comprendre les fondements de l'analyse convexe et de la théorie des inéquations variationnelles monotones.

The book provides a pedagogic and comprehensive introduction to homogenization theory with a special focus on problems set for non-periodic media. The presentation encompasses both deterministic and probabilistic settings. It also mixes the most abstract aspects with some more practical aspects regarding the numerical approaches necessary to simulate such multiscale problems. Based on lecture courses of the authors, the book is suitable for graduate students of mathematics and engineering.¿Cet ouvrage est une introduction pédagogique à la théorie de l¿homogénéisation, et aux approches numériques associées, pour la compréhension et la simulation des problèmes à plusieurs échelles. La présentation est axée sur les différentes hypothèses possibles pour mettre en ¿uvre la théorie, selon que le milieu ambiant a une géométrie périodique ou non. Le public visé est celui des cycles M et D des universités ainsi que celui des écoles d¿ingénieurs et formations équivalentes.

Ce livre est une introduction à la théorie de la complexité algébrique basée sur un panorama des méthodes algorithmiques en algèbre linéaire exacte. Il donne en particulier les principaux algorithmes pour le calcul du polynôme caractéristique. Il donne aussi une discussion détaillée des méthodes de multiplication rapide des polynômes et des matrices, sans pour autant réclamer de prérequis théoriques de haut niveau. Tout en étant centré sur les problèmes de complexité algébrique, il aborde aussi la complexité binaire. Une place importante est accordée au parallélisme. Le livre se termine par une introduction raisonnée à l'importante théorie de Valiant concernant un analogue algébrique de la conjecture P = NP. Ce livre se remarque par l'étendue des sujets traités tout en restant très lisible.

Le but de cet ouvrage est de faire une présentation complète et auto contenue de l'équivalence entre les Oracles Séparer, Optimiser et Appartenir en Optimisation Polyédrale. Dans ce but le livre commence par une présentation détaillée des problèmes de Complexité des Algorithmes suivi d'une présentation de la méthode du Simplexe. On décrit ensuite l'algorithme de Khachiyan sans éluder les problèmes numériques. Viennent alors une suite d'algorithmes polynomiaux pour Optimiser à partir de l'oracle Séparer. Après quelques transformations, on montre que, par polarité, on peut Séparer à partir de l'oracle Optimiser. La première équivalence est revue après avoir décrit l'algorithme LLL. L'ouvrage se termine par la réduction de Séparer à Appartenir.

Ce livre présente une catégorie de modèles probabilistes regroupés sous le nom de réseaux ou systèmes de files d'attente. Ces modèles interviennent dans de nombreuses applications, comme les réseaux de télecommunication ou les réseaux informatiques. Sur le plan théorique ils sont à la source d'une large classe de problèmes: marches aléatoires et diffusions réfléchies, processus ponctuels, etc. Ce livre présente les techniques probabilistes qui permettent d'étudier le comportement qualitatif de ces modèles: existence de régimes stationnaires, caractérisation du comportement à l'équilibre, étude asymptotique du comportement transitoire (évènements rares) et des régimes critiques (saturation) ... Un chapitre est consacré aux récentes techniques liées aux limites fluides. Les méthodes de martingales, de processus de Markov et de théorie ergodique sont à la base de cette présentation.

Cet ouvrage présente différents points de vue sur une même méthode, l'analyse des correspondances. Il montre comment cette méthode s'est développée pour traiter des données de plus en plus variées et complexes et comment elle s'est enrichie au contact d'autres courants de pensée. De plus, il présente un panorama des applications possibles. Cet ouvrage qui rassemble des contributions de différents auteurs présente un exposé à la fois progressif sur le plan didactique et suffisamment vaste pour rassembler en un seul volume des développements théoriques récents illustrés par de multiples applications en sciences humaines. Le caractère très général de la méthode et la variété des types de données considérées permettent à l' étudiant comme au chercheur d'intégrer cet outil statistique à son domaine d'intérêt.

Ces notes sont consacrées aux inégalités et aux théorèmes limites classiques pour les suites de variables aléatoires absolument régulières ou fortement mélangeantes au sens de Rosenblatt. Le but poursuivi est de donner des outils techniques pour l'étude des processus faiblement dépendants aux statisticiens ou aux probabilistes travaillant sur ces processus. Nos résultats et nos preuves sont essentiellement fondés sur des inégalités de covariance et des lemmes de couplage parfois récents, que nous appliquons pour obtenir des théorèmes limites classiques tels que la loi forte des grands nombres avec ou sans vitesses de convergence, le théorème limite central et le théorème limite central fonctionnel pour les sommes partielles normalisées, la loi du logarithme itéré, l'étude des processus empiriques. Enfin nous donnons quelques résultats théoriques sur les relations entre la vitesse d'ergodicité et la vitesse de mélange fort des chaînes de Markov irréductibles.

Ce livre, construit à partir de cours de DESS et de DEA, peut aussi intéresser des étudiants de maîtrise et des ingénieurs. Son fil directeur est la fiabilité et son but est de montrer ce que peut apporter à ce domaine l'étude des processus stochastiques. Chemin faisant, cela permet d'aborder, dans des cas simples, des techniques variées. Certaines parties sont d'inspiration très appliquée et peuvent être lues par toute personne ayant des connaissances de base en probabilités-statistiques. D'autres font appel à des concepts plus pointus et offrent des ouvertures sur la recherche. Le plus souvent un thème donne lieu à deux chapitres: le premier présente les outils mathématiques, le second les applications à la fiabilité.

Le but de cet ouvrage est de présenter un panorama de différentes méthodes mathématiques utilisées pour la modélisation de phénomènes issus du vivant. Nous avons voulu être le plus large possible, incluant ainsi à la fois les méthodes déterministes (systèmes dynamiques, théorie des jeux) et les méthodes stochastiques (processus aléatoires, statistiques). Chaque modèle mathématique proposé est accompagné d'un exemple concret éclairant la modélisation retenue.

L'analyse numérique de deux types de discrétisations variationnelles est effectuée en détail pour des problèmes elliptiques: les méthodes spectrales et les méthodes d'éléments finis. Les avantages de chaque type sont mis en valeur, et leur mise en oeuvre est décrite. L'originalité de cet ouvrage est d'insérer ces deux types de discrétisation dans un cadre abstrait commun, ce qui permet au lecteur d'étendre l'approche à bien d'autres méthodes et problèmes. Sont présentés également un algorithme pour coupler ces méthodes dans un cadre de décomposition de domaine et une application aux écoulements de fluides incompressibles dans des milieux poreux. L'ouvrage s'adresse aux étudiants de 3ème cycle en mathématiques appliquées et mécanique, ainsi qu'à tous les ingénieurs intéressés par la simulation numérique.

Le but de ce livre est de présenter la théorie des solutions de viscosité pour les équations de Hamilton-Jacobi du premier ordre et ses applications aux problèmes de contrôle optimal déterministe et de perturbations singulières, en particulier du type Grandes Déviations. Il est principalement destiné aux étudiants de troisième cycle et aux chercheurs qui souhaitent se familiariser avec cette théorie mais il en fournit également un panorama assez complet pour les équations du premier ordre. La première partie du texte concerne les solutions continues et les propriétés de base de solutions de viscosité (stabilité, unicité, etc.). La deuxième partie décrit les méthodes plus sophistiquées liées aux solutions discontinues (méthode des semi-limites relaxées) et leurs applications.

Comment poser et résoudre les équations de Maxwell ? On présente ici les outils nécessaires : formulations faibles, éléments d¿arêtes, méthodes intégrales, en insistant sur la modélisation, c¿est-à-dire la « mise en équations » de situations concrètes : il y a en effet, pour chaque catégorie de problèmes en électrotechnique (chauffage par induction, machines et moteurs électriques, cavités résonnantes, etc.), un modèle mathématique approprié, qüil faut savoir dériver des équations fondamentales. Pour chacun des modèles étudiés dans ce livre (« Maxwell complet », « conduction », « ondes en milieu borné », etc.) on donne la formulation appropriée et la version « discrétisée », c¿est-à-dire exploitable sur un ordinateur, que la méthode des éléments finis permet d¿en déduire.Depuis sa rédaction, ce cours a été enseigné dans plusieurs formations doctorales européennes, destinées à des ingénieurs en électrotechnique et à des étudiants en analyse numérique. La présente réédition a été revue et corrigée en fonction de cette expérience, avec une bibliographie complétée. Bagage mathématique requis: algèbre et analyse numérique linéaire, et quelque familiarité avec la méthode des éléments finis. On ne suppose pas de connaissances préalables en électricité.

Cet ouvrage issu d'enseignements de 2ème et 3ème cycle se veut une initiation à la théorie algébrique des codes correcteurs d'erreurs. Il s'adresse aussi bien à un public d'étudiants que de chercheurs ou d'ingénieurs dans le domaine des mathématiques ou de l'informatique. Il aborde à la fois les aspects théoriques et pratiques. Il présente un aperçu historique de la Théorie des Codes. Toutes les notions algébriques nécessaires sont complètement développées. Il présente également plusieurs exemples d'applications industrielles comme le code utilisé pour le disque compact. Les perspectives de recherche sont abordées par la description de thèmes de recherche en cours ainsi que par une liste de problèmes sur des sujets non abordés ici.