Dissertations / Theses on the topic 'Dirichlet conditions'

La présente thèse étudie l'existence et le calcul de solutions deux fois dérivables dans L² de systèmes de diffusion-réaction avec conditions Dirichlet-périodiques. La méthode utilisée pour résoudre le problème consiste à ajouter une nouvelle inconnue et un problème adjoint au problème original. La partie linéaire du système est alors auto-adjointe et la partie non-linéaire est un potentiel. Ensuite, on associe au problème augmenté une fonctionnelle φ, définie sur un espace de Sobolev adéquat, dont les points critiques seront les solutions du système de diffusion-réaction augmenté. Pour montrer l'existence et calculer les points critiques de la fonctionnelle φ, on utilise une base Hilbertienne bien choisie pour l'espace de Hilbert sur lequel la fonctionnelle φ est définie; on montre que la restriction de φ au sous-espace engendré par un sous ensemble fini de la base possède toujours au moins un point critique; on montre finalement que les points critiques des restrictions en dimension finie de φ possèdent des points d'accumulation (selon une certaine topologie) et que ces points d'accumulation sont des points critiques de la fonctionnelle non restreinte.

In this paper we study the uniqueness of positive solutions as well as the non existence of sign changing solutions for Dirichlet problems of the form $$\eqalign{\Delta u + g(\lambda,\ u) &= 0\quad\rm in\ \Omega,\cr u &= 0\quad\rm on\ \partial\Omega,}$$where $\Delta$ is the Laplace operator, $\Omega$ is a region in $\IR\sp{N}$, and $\lambda>0$ is a real parameter. For the particular function $g(\lambda,\ u)=\vert u\vert\sp{p}u+\lambda$, where $p={4\over N-2}$, and $\Omega$ is the unit ball in $\IR\sp{N}$ for $N\ge3$, we show that there are no sign changing solutions for small $\lambda$ and also we show that there are no large sign changing solutions for $\lambda$ in a compact set. We also prove uniqueness of positive solutions for $\lambda$ large when $g(\lambda,\ u)=\lambda f(u)$, where f is an increasing, sublinear, concave function with f(0) $<$ 0, and the exterior boundary of $\Omega$ is convex. In establishing our results we use a number of methods from non-linear functional analysis such as rescaling arguments, methods of order, estimation near the boundary, and moving plane arguments.

In this thesis, we propose an ε-Stokes problem connecting the Stokes problem and the corresponding pressure-Poisson equation using one pa- rameter ε > 0. We prove that the solution to the ε-Stokes problem, converges as ε tends to 0 or ∞ to the Stokes and pressure-Poisson prob- lem, respectively. Most of these results are new. The precise statements of the new results are given in Proposition 3.5, Theorem 4.1, Theorem 5.2, and Theorem 5.3. Numerical results illustrating our mathematical results are also presented.
STINT (DD2017-6936) "Mathematics Bachelor Program for Efficient Computations"

Dans cette thèse, nous proposons une nouvelle classe de conditions aux limites absorbantes locales de type DtN (ou Robin généralisées) à utiliser pour des frontières artificielles de forme elliptique (2D) ou sphéroïdale prolate (3D), c'est-à-dire adaptées à des obstacles de forme allongée. Ces nouvelles conditions absorbantes sont construites de façon à être exactes pour les premiers modes. Elles peuvent être facilement incorporées dans un code d'éléments finis tout en préservant la structure locale du système algébrique. De plus, comme elles sont adaptées à des obstacles allongés, elles permettent de prendre en compte un domaine de calcul plus petit, ce qui contribue à limiter les coûts numériques. Nous montrons que la condition DtN d'ordre 2 construite est performante en régime basse fréquence pour les problèmes de scattering 2D et 3D, dans le cadre d'une formulation On-Surface Radiation Condition (OSRC). Cette condition conserve sa précision quel que soit l'allongement de la frontière artificielle elliptique (2D) ou ellipsoïdale (3D). Pour des régimes de fréquences plus élevées, on étudie la formulation en volume du problème. On observe qu'il n'est pas nécessaire de trop éloigner la frontière pour avoir un bon niveau de précision, et tout particulièrement lorsque l'on considère la condition DtN d'ordre 2. Afin de préciser cette observation, nous avons mené une analyse haute fréquence pour mesurer l'amplitude des réflexions parasites générées par la frontière artificielle. On montre que le coefficient de réflexion associé à une famille de modes propagatifs tend vers 0 comme une puissance inverse de λka où λ exprime la distance entre l'obstacle et la frontière artificielle et ka désigne la fréquence. De plus, en choisissant une sous-classe particulière de modes, on affine ce résultat et on obtient que si l'excentricité est supérieure à 0.5, le coefficient de réflexion tend vers 0 de façon exponentielle et ce résultat est valable pour toute la sous-classe de modes considérés, qu'ils soient propagatifs, rampants ou évanescents.

Le problème de l'optimisation des valeurs propres du Laplacien est ancien puisqu'à la fin du XIXème siècle Lord Rayleigh conjecturait que la première valeur propre avec condition de Dirichlet était minimisée par le disque. Depuis le problème a été beaucoup étudié. Et les possibilités de recherches sont multiples : diverses conditions, ajout de contraintes, existence, description des optima ... Dans ce document on se limite aux conditions de Dirichlet et de Neumann, dans R^2 et dans R^3. On procède dans un premier temps à un état de l'art. On se focalise ensuite sur les disques et les boules. En effet, ils font partie des rares formes pour lesquelles il est possible de calculer explicitement et relativement facilement les valeurs propres. On verra malheureusement que ces formes ne sont la plupart du temps pas des minimiseurs. Enfin on s'intéresse aux simulations numériques possibles. En effet, puisque peu de calculs théoriques peuvent être faits il est intéressant d'obtenir numériquement des candidats. Cela permet ensuite d'avoir des hypothèses de travail théorique. `{A} cet effet nous donnerons des éléments de compréhension sur une méthode de simulation numérique ainsi que des résultats obtenus
The optimization of Laplacian eigenvalues is a classical problem. In fact, at the end of the nineteenth century, Lord Rayleigh conjectured that the first eigenvalue with Dirichlet boundary condition is minimized by a disk. This problem received a lot of attention since this first study and research possibilities are numerous: various conditions, geometrical constraints added, existence, description of optimal shapes... In this document we restrict us to Dirichlet and Neumann boundary conditions in R^2 and R^3. We begin with a state of the art. Then we focus our study on disks and balls. Indeed, these are some of the only shapes for which it is possible to explicitly and relatively easily compute the eigenvalues. But we show in one of the main result of this document that they are not minimizers for most eigenvalues. Finally we take an interest in the possible numerical experiments. Since we can do very few theoretical computations, it is interesting to get numerical candidates. Then we can deduce some theoretical working assumptions. With this in mind we give some keys to understand our numerical method and we also give some results obtained

Reaction-diffusion equations have been used to study various phenomena across different fields. These equations can be posed on the whole real line, or on a subinterval, depending on the situation being studied. For finite intervals, we also impose diverse boundary conditions on the system. In the present thesis, we solely focus on the bistable reaction-diffusion equation while working on a bounded interval of the form $[0,L]$ ($L>0$). Furthermore, we consider both mixed and no-flux boundary conditions, where we extend the former to Dirichlet boundary conditions once our analysis of that system is complete. We first use phase-plane analysis to set up our initial investigation of both systems. This gives us an integral describing the transit time of orbits within the phase-plane. This allows us to determine the bifurcation diagram of both systems. We then transform the integral to ease numerical calculations. Finally, we determine the stability of the steady states of each system.

Nous construisons dans ce travail des conditions aux limites absorbantes pour des équations aux dérivées partielles non linéaires. Il s'agit d'une méthode permettant d'approcher les solutions de telles équations posées sur des domaines non bornés. La pertinence de ce travail est justifiée en particulier par l'intérêt pratique de telles méthodes et par l'absence de résultat pour les problèmes non linéaires dans la littérature scientifique jusqu'à présent. Dans un premier temps, nous construisons des conditions aux limites absorbantes pour l'équation de Schrödinger. Puis nous abordons les problèmes non linéaires et nous proposons deux méthodes: la première stratégie repose sur la linéarisation et l'emploi du calcul pseudodifférentiel, et la seconde stratégie est purement non linéaire et utilise le calcul paradifférentiel. L'atout de ces deux méthodes est qu'elles donnent lieu à des problèmes bien posés, faciles à mettre en oeuvre pour un faible coût numérique
In this work, we design absorbing boundary conditions for nonlinear partial differential equations. The aim consists in approximating the solutions of such equations set on unbounded domains. The relevance of this work is justified by the practical interest of such methods and by the lack of results for nonlinear problems in the literature until now. First, we design absorbing boundary conditions for the Schrödinger equation. Then, we deal with nonlinear problems using two methods. The first strategy relies on linearization and on the use of the pseudodifferential calculus. The second strategy is purely nonlinear and relies on the use of the paradifferential calculus. The strength of these methods is to yield well-posed problems which are easy to implement for a low numerical cost

L'objectif de cette thèse consiste à étudier la méthode de pénalité-projection vectorielle notée VPP (Vector Penalty-Projection method), qui est une méthode à pas fractionnaire pour la résolution des équations de Navier-Stokes incompressible avec conditions aux limites ouvertes. Nous présentons une revue bibliographique des méthodes de projection traitant le couplage de vitesse et de pression. Nous nous intéressons dans un premier temps aux conditions de Dirichlet sur toute la frontière. Les tests numériques montrent une convergence d'ordre deux en temps pour la vitesse et la pression et prouvent que la méthode est rapide et peu coûteuse en terme de nombre d'itérations par pas de temps. En outre, nous établissons des estimations d'erreurs de la vitesse et de la pression et les essais numériques révèlent une parfaite concordance avec les résultats théoriques. En revanche, la contrainte d'incompressibilité n'est pas exactement nulle et converge avec un ordre de O(varepsilondelta t) où varepsilon est un paramètre de pénalité choisi assez petit et delta t le pas temps. Dans un second temps, la thèse traite les conditions aux limites ouvertes naturelles. Trois types de conditions de sortie sont étudiés et testés numériquement pour l'étape de projection. Nous effectuons des comparaisons quantitatives des résultats avec d'autres méthodes de projection. Les essais numériques sont en concordance avec les estimations théoriques également établies. Le dernier chapitre est consacré à l'étude numérique du schéma VPP en présence d'une condition aux limites ouvertes non-linéaire sur une frontière artificielle modélisant une charge singulière pour le problème de Navier-Stokes
Motivated by solving the incompressible Navier-Stokes equations with open boundary conditions, this thesis studies the Vector Penalty-Projection method denoted VPP, which is a splitting method in time. We first present a literature review of the projection methods addressing the issue of the velocity-pressure coupling in the incompressible Navier-Stokes system. First, we focus on the case of Dirichlet conditions on the entire boundary. The numerical tests show a second-order convergence in time for both the velocity and the pressure. They also show that the VPP method is fast and cheap in terms of number of iterations at each time step. In addition, we established for the Stokes problem optimal error estimates for the velocity and pressure and the numerical experiments are in perfect agreement with the theoretical results. However, the incompressibility constraint is not exactly equal to zero and it scales as O(varepsilondelta t) where $varepsilon$ is a penalty parameter chosen small enough and delta t is the time step. Moreover, we deal with the natural outflow boundary condition. Three types of outflow boundary conditions are presented and numerically tested for the projection step. We perform quantitative comparisons of the results with those obtained by other methods in the literature. Besides, a theoretical study of the VPP method with outflow boundary conditions is stated and the numerical tests prove to be in good agreement with the theoretical results. In the last chapter, we focus on the numerical study of the VPP scheme with a nonlinear open artificial boundary condition modelling a singular load for the unsteady incompressible Navier-Stokes problem

The analytical solution of a given inhomogeneous boundary value problem of a linear, elliptic, inhomogeneous partial differential equation and a set of inhomogeneous mixed Dirichlet- and Neumann-type boundary conditions is derived in the present paper. In the context of elasticity theory, the problem arises for a non-conservative symmetric ansatz and an extended constitutive law shown earlier. For convenient user application, the scalar function expressed in cylindrical coordinates is primarily obtained for the general case before being expatiated on a special case of linear boundary conditions.

Dans la première partie sur le contrôle optimal déterministe, nous étudions des problèmes de temps de sortie avec des coûts de sortie discontinus. Quand le coût de sortie est semi-continu supérieurement et qu'il existe un champ sortant sur le bord, nous montrons que l'enveloppe semi-continue inférieurement de la fonction-valeur est l'unique solution sc. Du problème de Dirichlet associe. Dans le cas d'un problème de Dirichlet pour une équation de Hamilton-Jacobi du premier ordre avec une condition sur le bord discontinue, nous montrons des résultats d'unicité pour des hamiltoniens convexes sous des conditions de non-dégénérescence de l'hamiltonien sur le bord. Dans la deuxième partie sur les perturbations singulières, nous étudions des problèmes de grandes déviations : l'estimation de la probabilité de sortie d'un processus perturbe à travers une suite de parties du bord. Lorsque cette suite tend à être un ouvert du bord, nous obtenons une convergence exponentiellement rapide vers 0 même avec une matrice de perturbation dégénérée. Lorsque la suite de parties du bord tend à n'être qu'un point, le comportement asymptotique de la probabilité de sortie dépend de la vitesse de décroissance de la mesure des parties du bord

As ever more challenging designs are required in present-day industries, the traditional trial-and-error procedure frequently used for designing mechanical parts slows down the design process and yields suboptimal designs, so that new approaches are needed to obtain a competitive advantage. With the ascent of the Finite Element Method (FEM) in the engineering community in the 1970s, structural shape optimization arose as a promising area of application. However, due to the iterative nature of shape optimization processes, the handling of large quantities of numerical models along with the approximated character of numerical methods may even dissuade the use of these techniques (or fail to exploit their full potential) because the development time of new products is becoming ever shorter. This Thesis is concerned with the formulation of a 3D methodology based on the Cartesian-grid Finite Element Method (cgFEM) as a tool for efficient and robust numerical analysis. This methodology belongs to the category of embedded (or fictitious) domain discretization techniques in which the key concept is to extend the structural analysis problem to an easy-to-mesh approximation domain that encloses the physical domain boundary. The use of Cartesian grids provides a natural platform for structural shape optimization because the numerical domain is separated from a physical model, which can easily be changed during the optimization procedure without altering the background discretization. Another advantage is the fact that mesh generation becomes a trivial task since the discretization of the numerical domain and its manipulation, in combination with an efficient hierarchical data structure, can be exploited to save computational effort. However, these advantages are challenged by several numerical issues. Basically, the computational effort has moved from the use of expensive meshing algorithms towards the use of, for example, elaborate numerical integration schemes designed to capture the mismatch between the geometrical domain boundary and the embedding finite element mesh. To do this we used a stabilized formulation to impose boundary conditions and developed novel techniques to be able to capture the exact boundary representation of the models. To complete the implementation of a structural shape optimization method an adjunct formulation is used for the differentiation of the design sensitivities required for gradient-based algorithms. The derivatives are not only the variables required for the process, but also compose a powerful tool for projecting information between different designs, or even projecting the information to create h-adapted meshes without going through a full h-adaptive refinement process. The proposed improvements are reflected in the numerical examples included in this Thesis. These analyses clearly show the improved behavior of the cgFEM technology as regards numerical accuracy and computational efficiency, and consequently the suitability of the cgFEM approach for shape optimization or contact problems.
La competitividad en la industria actual impone la necesidad de generar nuevos y mejores diseños. El tradicional procedimiento de prueba y error, usado a menudo para el diseño de componentes mecánicos, ralentiza el proceso de diseño y produce diseños subóptimos, por lo que se necesitan nuevos enfoques para obtener una ventaja competitiva. Con el desarrollo del Método de los Elementos Finitos (MEF) en el campo de la ingeniería en la década de 1970, la optimización de forma estructural surgió como un área de aplicación prometedora. El entorno industrial cada vez más exigente implica ciclos cada vez más cortos de desarrollo de nuevos productos. Por tanto, la naturaleza iterativa de los procesos de optimización de forma, que supone el análisis de gran cantidad de geometrías (para las se han de usar modelos numéricos de gran tamaño a fin de limitar el efecto de los errores intrínsecamente asociados a las técnicas numéricas), puede incluso disuadir del uso de estas técnicas. Esta Tesis se centra en la formulación de una metodología 3D basada en el Cartesian-grid Finite Element Method (cgFEM) como herramienta para un análisis numérico eficiente y robusto. Esta metodología pertenece a la categoría de técnicas de discretización Immersed Boundary donde el concepto clave es extender el problema de análisis estructural a un dominio de aproximación, que contiene la frontera del dominio físico, cuya discretización (mallado) resulte sencilla. El uso de mallados cartesianos proporciona una plataforma natural para la optimización de forma estructural porque el dominio numérico está separado del modelo físico, que podrá cambiar libremente durante el procedimiento de optimización sin alterar la discretización subyacente. Otro argumento positivo reside en el hecho de que la generación de malla se convierte en una tarea trivial. La discretización del dominio numérico y su manipulación, en coalición con la eficiencia de una estructura jerárquica de datos, pueden ser explotados para ahorrar coste computacional. Sin embargo, estas ventajas pueden ser cuestionadas por varios problemas numéricos. Básicamente, el esfuerzo computacional se ha desplazado. Del uso de costosos algoritmos de mallado nos movemos hacia el uso de, por ejemplo, esquemas de integración numérica elaborados para poder capturar la discrepancia entre la frontera del dominio geométrico y la malla de elementos finitos que lo embebe. Para ello, utilizamos, por un lado, una formulación de estabilización para imponer condiciones de contorno y, por otro lado, hemos desarrollado nuevas técnicas para poder captar la representación exacta de los modelos geométricos. Para completar la implementación de un método de optimización de forma estructural se usa una formulación adjunta para derivar las sensibilidades de diseño requeridas por los algoritmos basados en gradiente. Las derivadas no son sólo variables requeridas para el proceso, sino una poderosa herramienta para poder proyectar información entre diferentes diseños o, incluso, proyectar la información para crear mallas h-adaptadas sin pasar por un proceso completo de refinamiento h-adaptativo. Las mejoras propuestas se reflejan en los ejemplos numéricos presentados en esta Tesis. Estos análisis muestran claramente el comportamiento superior de la tecnología cgFEM en cuanto a precisión numérica y eficiencia computacional. En consecuencia, el enfoque cgFEM se postula como una herramienta adecuada para la optimización de forma.
Actualment, amb la competència existent en la industria, s'imposa la necessitat de generar nous i millors dissenys . El tradicional procediment de prova i error, que amb freqüència es fa servir pel disseny de components mecànics, endarrereix el procés de disseny i produeix dissenys subòptims, pel que es necessiten nous enfocaments per obtindre avantatge competitiu. Amb el desenvolupament del Mètode dels Elements Finits (MEF) en el camp de l'enginyeria en la dècada de 1970, l'optimització de forma estructural va sorgir com un àrea d'aplicació prometedora. No obstant això, a causa de la natura iterativa dels processos d'optimització de forma, la manipulació dels models numèrics en grans quantitats, junt amb l'error de discretització dels mètodes numèrics, pot fins i tot dissuadir de l'ús d'aquestes tècniques (o d'explotar tot el seu potencial), perquè al mateix temps els cicles de desenvolupament de nous productes s'estan acurtant. Esta Tesi se centra en la formulació d'una metodologia 3D basada en el Cartesian-grid Finite Element Method (cgFEM) com a ferramenta per una anàlisi numèrica eficient i sòlida. Esta metodologia pertany a la categoria de tècniques de discretització Immersed Boundary on el concepte clau és expandir el problema d'anàlisi estructural a un domini d'aproximació fàcil de mallar que conté la frontera del domini físic. L'utilització de mallats cartesians proporciona una plataforma natural per l'optimització de forma estructural perquè el domini numèric està separat del model físic, que podria canviar lliurement durant el procediment d'optimització sense alterar la discretització subjacent. A més, un altre argument positiu el trobem en què la generació de malla es converteix en una tasca trivial, ja que la discretització del domini numèric i la seua manipulació, en coalició amb l'eficiència d'una estructura jeràrquica de dades, poden ser explotats per estalviar cost computacional. Tot i això, estos avantatges poden ser qüestionats per diversos problemes numèrics. Bàsicament, l'esforç computacional s'ha desplaçat. De l'ús de costosos algoritmes de mallat ens movem cap a l'ús de, per exemple, esquemes d'integració numèrica elaborats per poder capturar la discrepància entre la frontera del domini geomètric i la malla d'elements finits que ho embeu. Per això, fem ús, d'una banda, d'una formulació d'estabilització per imposar condicions de contorn i, d'un altra, desevolupem noves tècniques per poder captar la representació exacta dels models geomètrics Per completar la implementació d'un mètode d'optimització de forma estructural es fa ús d'una formulació adjunta per derivar les sensibilitats de disseny requerides pels algoritmes basats en gradient. Les derivades no són únicament variables requerides pel procés, sinó una poderosa ferramenta per poder projectar informació entre diferents dissenys o, fins i tot, projectar la informació per crear malles h-adaptades sense passar per un procés complet de refinament h-adaptatiu. Les millores proposades s'evidencien en els exemples numèrics presentats en esta Tesi. Estes anàlisis mostren clarament el comportament superior de la tecnologia cgFEM en tant a precisió numèrica i eficiència computacional. Així, l'enfocament cgFEM es postula com una ferramenta adient per l'optimització de forma.
Marco Alacid, O. (2017). Structural Shape Optimization Based On The Use Of Cartesian Grids [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/86195
TESIS

In this paper, a uniformly elliptic second order boundary value problem in 2D is discretized by the p-version of the finite element method. An inexact Dirichlet-Dirichlet domain decomposition pre-conditioner for the system of linear algebraic equations is investigated. The solver for the problem in the sub-domains and a pre-conditioner for the Schur-complement are proposed as ingredients for the inexact DD-pre-conditioner. Finally, several numerical experiments are given.

Estudamos o problema de valores de contorno {\'DELTA POT. 2\' u = f em \'OMEGA\', \'BETA\' u = 0 em \'PARTIAL OMEGA\', um aberto limitado \'OMEGA\' \'ESTÁ CONTIDO\' \'R POT. N\' , sob diferentes condições de contorno. As questões de existência e positividade de soluções para este problema são abordadas com condições de contorno de Dirichlet, Navier e Steklov. Deduzimos condições de contorno naturais através do estudo de um modelo para uma placa com carga estática. Estudamos ainda propriedades do primeiro autovalor de \'DELTA POT. 2\' e o problema semilinear {\'DELTA POT. 2\' u = F (u) em \'OMEGA\' u = \'PARTIAL\'u SUP . \'PARTIAL\' v = 0 em \'PARTIUAL\' \'OMEGA\', para não-linearidades do tipo F(t) = \'l t l POT. p-1\', p \' DIFERENTE\' t, p > 0. Para tal problema estudamos existência e não-existência de soluções e positividade
We study the boundary value problem {\'DELTA POT. 2\' u = f in \'OMEGA\', \'BETA\' u = 0 in \'PARTIAL OMEGA\', in a bounded open \'OMEGA\'\'THIS CONTAINED\' \'R POT. N\' , under different boundary conditions. The questions of existence and positivity of solutions for this problem are addressed with Dirichlet, Navier and Steklov boundary conditions. We deduce natural boundary conditions through the study of a model for a plate with static load. We also study properties of the first eigenvalue of \'DELTA POT. 2\' and the semi-linear problem { \'DELTA POT. 2\' e o problema semilinear {\'DELTA POT. 2\' u = F (u) in \'OMEGA\' u = \'PARTIAL\'u SUP . \'PARTIAL\' v = 0 in \'PARTIUAL\' \'OMEGA\', for non-linearities like F(t) = \'l t l POT. p-1\', p \' DIFFERENT\' t, p > 0. For such problem we study existence and non-existence of solutions and its positivity

La prédominance de l’informel dans l’économie d’Haïti, où plus de 80% de la population vit en dessous du seuil de la pauvreté et plus de 35% au chômage, laisse entrevoir des liens étroits entre l’économie informelle, la pauvreté et le marché du travail. Faire ressortir ces interrelations, exige une évaluation de cette économie informelle qui fait l’objet des quatre chapitres de notre thèse traitant successivement l’évolution de la situation macroéconomique, le capital humain, les gains des travailleurs informels, et la segmentation du marché du travail.Le premier chapitre fait un diagnostic du phénomène selon l’état des lieux des théories élaborées et l’évolution du cadre macro-économique d’Haïti de 1980 à 2010 et propose une évaluation macroéconomique de l’informel à partir d’un modèle PLS (Partial Least Squares) en pourcentage du PIB.Le chapitre deux établit les relations entre l’évolution de l’économie informelle, dérégulation et politiques néolibérales grâce à un modèle LISREL (Linear Structural Relations). Nous examinons les incidences des politiques fiscales, budgétaires et monétaires des 30 dernières années sur l’économie informelle. Nous réévaluons aussi les causes de l’évolution de l’informel généralement évoquées par les études empiriques (taxes, sécurité sociale).Au chapitre trois, nous analysons la dimension micro-réelle de l’informel grâce à un modèle des gains à la Mincer estimé par les équations logit à partir des données d’une enquête nationale sur l’emploi et l’économie informelle (EEEI) de 2007. Nous analysons les déterminants des gains informels au regard de la position des travailleurs sur le marché (salariés, entrepreneurs et indépendants) ; et les revenus (formels et informels) et les caractéristiques socioéconomiques des travailleurs pauvres et non-pauvres par rapport au seuil de pauvreté.Au chapitre quatre, nous testons d’abord la compétitivité et la segmentation du marché de l’emploi en faisant usage de modèle de Roy et du modèle de Roy élargi à travers une estimation d’un modèle Tobit. Nous utilisons un modèle de Processus de Dirichlet : d’abord analyser la segmentation et la compétitivité éventuelle du marché du travail informel ainsi que ses déterminants, selon les données de l’EEEI-2007 ; ensuite, pour distinguer les caractéristiques fondamentales des informels involontaires (exclus du marché du travail formel) de celles des informels volontaires qui en retirent des avantages comparatifs
The predominance of the informal sector in the economy of Haiti, where more than 80% of the population lives below the threshold of poverty and more than 35% unemployed, suggests links between the informal economy, poverty and the labour market. Highlight these interrelationships, requires an assessment of the informal economy, which is the subject of the four chapters of this thesis, dealing successively with the evolution of the macroeconomic situation, human capital, the informal earnings of workers, and the segmentation of the labour market.The first chapter made a diagnosis of the phenomenon according to the State of affairs of the developed theories and the evolution of the macroeconomic framework of Haiti from 1980 to 2010. And then offers a macroeconomic assessment of the informal sector as a percentage of GDP from a PLS (Partial Least Squares).Chapter two sets out the relationship between the evolution of the informal economy, deregulation and neo-liberal policies through a LISREL (Linear Structural Relations) model. We look at the impact of the budgetary, fiscal and monetary policies of the past 30 years on the informal economy. We also reassess the causes of the evolution of the informal economy generally evoked by the empirical studies (taxes, social security).In the chapter three, we analyse the micro-real dimension of the informal economy through a model of the Mincer earnings estimated by the equations logit from data in a national survey on employment and the informal economy (EEEI) in 2007. We analyse the determinants of informal gains in terms of the position of the market workers (employees, entrepreneurs and self-employed); and revenues (formal and informal) and the socio-economic characteristics of the working poor and non-poor compared to the poverty line.In chapter four, we first test the competitiveness and the segmentation of the labour market by making use of model of Roy and the expanded Roy model through an estimate a model Tobit. We use a model of Dirichlet process: first analyse the segmentation and possible informal work and market competitiveness as its determinants, according to data from the EEEI 2007; then, to distinguish the fundamental characteristics of the involuntary informal (excluded from the formal labour market) than the voluntary informal who gain comparative advantages

Cette thèse se compose de 5 parties reliées entre elles. Dans la première, nous démontrons des inégalités de Harnack et de Sobolev logarithmiques pour le semigroupe de la chaleur associé au laplacien de Witten du K-super flot de Ricci et du (K,m) super flot de Ricci. Dans la seconde, nous introduisons la W-entropie, pour laquelle nous démontrons une formule variationnelle et sa monotonicité le long du flot. Dans la troisième, nous introduisons la déformation de Langevin des flots géométriques sur l'espace de Wasserstein au dessus d'une variété Riemanienne compacte, qui interpole entre le flot géodésique et le flot de gradient sur l'espace de Wasserstein. Nous démontrons ainsi une formule de W-entropie. Dans la quatrième, nous étudions le mouvement Brownien de Dyson sur l'algèbre des octonions, et donnons deux modèles où ce mouvement existe, ce qui permet de déterminer à la fois la mesure invariante et la multiplicité des valeurs propres. Enfin, dans la cinquième partie, nous introduisons les processus sur le simplexe matriciel (les processus de Dirichlet matriciels), et donnons une description de modèles polynomiaux sur ce simplexe matriciel qui admettent les mesures de Dirichlet matricielles comme mesure invariante
This PhD thesis consists of five parts, which are closely related. In part 1, we prove the Harnack inequality and the logarithmic Sobolev inequalities for the heat semigroup of the Witten Laplacian on the K-super Ricci flows and the (K, m)-super Ricci flows. In part 2, we introduce the W-entropy for the heat equation of the weighted Laplacian on the K-super Ricci flows and the (K, m)-super Ricci flows, and prove its variational formula and monotonicity property. In part 3, we introduce the Langevin deformation of geometric flows on the Wasserstein space over ompact Riemannian manifolds, which interpolate the geodesic flow and the gradient flows on the Wasserstein space. The W-entropy formula has been proved. In part 4, we study the Dyson Brownian motion on the octonion algebra, and give two specific models on which the invariant measure and the algebraic multiplicity can be determined. In part 5, we introduce the matrix Dirichlet distribution as their invariant measure

Die Least-Squares Finite-Elemente-Methoden (LSFEMn) basieren auf der Minimierung des Least-Squares-Funktionals, das aus quadrierten Normen der Residuen eines Systems von partiellen Differentialgleichungen erster Ordnung besteht. Dieses Funktional liefert einen a posteriori Fehlerschätzer und ermöglicht die adaptive Verfeinerung des zugrundeliegenden Netzes. Aus zwei Gründen versagen die gängigen Methoden zum Beweis optimaler Konvergenzraten, wie sie in Carstensen, Feischl, Page und Praetorius (Comp. Math. Appl., 67(6), 2014) zusammengefasst werden. Erstens scheinen fehlende Vorfaktoren proportional zur Netzweite den Beweis einer schrittweisen Reduktion der Least-Squares-Schätzerterme zu verhindern. Zweitens kontrolliert das Least-Squares-Funktional den Fehler der Fluss- beziehungsweise Spannungsvariablen in der H(div)-Norm, wodurch ein Datenapproximationsfehler der rechten Seite f auftritt. Diese Schwierigkeiten führten zu einem zweifachen Paradigmenwechsel in der Konvergenzanalyse adaptiver LSFEMn in Carstensen und Park (SIAM J. Numer. Anal., 53(1), 2015) für das 2D-Poisson-Modellproblem mit Diskretisierung niedrigster Ordnung und homogenen Dirichlet-Randdaten. Ein neuartiger expliziter residuenbasierter Fehlerschätzer ermöglicht den Beweis der Reduktionseigenschaft. Durch separiertes Markieren im adaptiven Algorithmus wird zudem der Datenapproximationsfehler reduziert. Die vorliegende Arbeit verallgemeinert diese Techniken auf die drei linearen Modellprobleme das Poisson-Problem, die Stokes-Gleichungen und das lineare Elastizitätsproblem. Die Axiome der Adaptivität mit separiertem Markieren nach Carstensen und Rabus (SIAM J. Numer. Anal., 55(6), 2017) werden in drei Raumdimensionen nachgewiesen. Die Analysis umfasst Diskretisierungen mit beliebigem Polynomgrad sowie inhomogene Dirichlet- und Neumann-Randbedingungen. Abschließend bestätigen numerische Experimente mit dem h-adaptiven Algorithmus die theoretisch bewiesenen optimalen Konvergenzraten.
The least-squares finite element methods (LSFEMs) base on the minimisation of the least-squares functional consisting of the squared norms of the residuals of first-order systems of partial differential equations. This functional provides a reliable and efficient built-in a posteriori error estimator and allows for adaptive mesh-refinement. The established convergence analysis with rates for adaptive algorithms, as summarised in the axiomatic framework by Carstensen, Feischl, Page, and Praetorius (Comp. Math. Appl., 67(6), 2014), fails for two reasons. First, the least-squares estimator lacks prefactors in terms of the mesh-size, what seemingly prevents a reduction under mesh-refinement. Second, the first-order divergence LSFEMs measure the flux or stress errors in the H(div) norm and, thus, involve a data resolution error of the right-hand side f. These difficulties led to a twofold paradigm shift in the convergence analysis with rates for adaptive LSFEMs in Carstensen and Park (SIAM J. Numer. Anal., 53(1), 2015) for the lowest-order discretisation of the 2D Poisson model problem with homogeneous Dirichlet boundary conditions. Accordingly, some novel explicit residual-based a posteriori error estimator accomplishes the reduction property. Furthermore, a separate marking strategy in the adaptive algorithm ensures the sufficient data resolution. This thesis presents the generalisation of these techniques to three linear model problems, namely, the Poisson problem, the Stokes equations, and the linear elasticity problem. It verifies the axioms of adaptivity with separate marking by Carstensen and Rabus (SIAM J. Numer. Anal., 55(6), 2017) in three spatial dimensions. The analysis covers discretisations with arbitrary polynomial degree and inhomogeneous Dirichlet and Neumann boundary conditions. Numerical experiments confirm the theoretically proven optimal convergence rates of the h-adaptive algorithm.

In this thesis, we prove the existence and uniqueness of the solution to a Neumann boundary problem for an elliptic differential operator with singular coefficients, and reveal the relationship between the solution to the partial differential equation (PDE in abbreviation) and the solution to a kind of backward stochastic differential equations (BSDE in abbreviation).This study is motivated by the research on the Dirichlet problem for an elliptic operator (\cite{Z}). But it turns out that different methods are needed to deal with the reflecting diffusion on a bounded domain. For example, the integral with respect to the boundary local time, which is a nondecreasing process associated with the reflecting diffusion, needs to be estimated. This leads us to a detailed study of the reflecting diffusion. As a result, two-sided estimates on the heat kernels are established. We introduce a new type of backward differential equations with infinity horizon and prove the existence and uniqueness of both L2 and L1 solutions of the BSDEs. In this thesis, we use the BSDE to solve the semilinear Neumann boundary problem. However, this research on the BSDEs has its independent interest. Under certain conditions on both the "singular" coefficient of the elliptic operator and the "semilinear coefficient" in the deterministic differential equation, we find an explicit probabilistic solution to the Neumann problem, which supplies a L2 solution of a BSDE with infinite horizon. We also show that, less restrictive conditions on the coefficients are needed if the solution to the Neumann boundary problem only provides a L1 solution to the BSDE.

Etude, essentiellement basee sur des techniques utilisant le principe du maximum pour les equations paraboliques lineaires, permettant de discuter du probleme d'identifiabilite du parametre qui apparait dans une equation de diffusion non lineaire

Dans cette thèse, nous donnons un contrôle de l’erreur de localisation sur le système d’inéquations aux dérivées partielles paraboliques avec des conditions au bord de Dirichlet. Ce contrôle d’erreur se fait via l’interprétation probabiliste des inéquations variationnelles sous formes d’équations différentielles stochastiques rétrogrades (EDSRs). Ainsi les solutions de viscosité des inéquations variationnelles localisées avec des conditions de Dirichlet au bord s’interprètent comme des solutions des EDSRs réfléchies à temps final aléatoire borné. Nous établissons un théorème d’existence et d’unicité pour ce type d’outil et nous donnons une définition à la notion de solution de viscosité pour notre problème. Dans la dernière partie de ce chapitre, nous appliquons ce contrôle au problème de pricing d’options américaines. Ensuite, nous établissons la dérivabilité presque partout de la diffusion réfléchie par rapport à sa valeur initiale et nous donnons la dérivée dans le cas unidimensionnel. Nous donnons la représentation des dérivées presque partout des solutions des inéquations variationnelles avec condition au bord de Neumann. A partir de ces représentations, on donne l’erreur de localisation sur tout un portefeuille d’options américaines. Dans la deuxième partie, nous résolvons explicitement le problème d’arrêt optimal avec escompte aléatoire (ou actualisation aléatoire) et une fonctionnelle additive comme coût des observations pour une diffusion linéaire régulière. Ce résultat généralise les travaux de Beibel et de Lerche qui avaient résolu (1997 et 1998) ce type de problème sans fonctionnelle additive supplémentaire. Nous utilisons dans notre approche la méthode des h transformés, la technique des martingales, le changement de temps
In this thesis, we give the localisation error in American option pricing. We use the links between the reflected backwards stochastic differential equations (RBSDE) with bounded random terminal time and the variational inequalities on [0, T] x O where O bounded domain in R with Dirichlet boundary conditions. Thus, we establish the existence and uniqueness of the solutions of RBSDE with bounded random terminal time. In the case of Neumann boundary conditions, we establish, the distributional derivability with respect to initial data of coupled to reflected diffusions and the evolution problems with Neumann boundary conditions to give a representation of the derivative of the viscosity solutions to the evolution problems. These representations are used in the evaluation of localisation error in American portfolio options. In the second part of this thesis, we solve explicitly the optimal stopping problem with random discount factor and an additive functional as the cost of observations for a regular linear diffusion. Thus generalizes the result of Beibel and Lerche, who have solved the optimal stopping problem without the additive functional as the cost of observations. Our approach relies on combination of Doob’s h-transform, time-change and martingales techniques. As a by-product, we get the solution, in a general case, in terms of first entrance in a Borelian for a diffusion which we characterize

Dans cette thèse, nous étudions des problèmes aux limites impliquant le modèle micro-magnétique et les formes différentielles. Dans la première partie, nous considérons un modèle non-local de Ginzburg-Landau apparaissant en micromagnétisme avec une condition au bord de type Dirichlet. Le modèle typique implique une fonctionelle d'énergie définie pour des applications des valeurs dans la sphère S² et qui depend de plusieurs paramètres, qui représentent des quantités physiques. Une première question concerne la compacité des aimantations ayant les énergies de quelques parois de Néel de longueur finie et des défauts topologiques lorsque ces paramètres convergent vers 0. Notre méthode utilise des techniques développées pour les problèmes de type Ginzburg-Landau sur la concentration d'énergie autour des vortex, avec un argument d'approximation des champs de vecteurs dans S² par des champs de vecteurs dans S¹ éloignés des vortex. Nous effectuons également en détail la preuve de la régularité C^infini à l'intérieur et la régularité C(^1,alpha) au bord, pour tous les alpha appartiennent à (0, 1/2 ), des points critiques du modèle. Dans la deuxième partie, nous étudions le lemme de Poincaré qui affirme que sur un domaine simplement connexe chaque forme fermée est exacte. Nous prouvons le lemme de Poincaré sur un domaine avec une condition aux limites de Dirichlet sous une hypothèse naturelle sur la régularité du domaine : une forme fermée ƒ dans l'espace C(^r,alpha) est la différentielle d'une forme C(^r+1,alpha) à condition que le domaine lui-même soit C(^r+1,alpha). La preuve est basée sur une construction par approximation, avec un argument de dualité. Nous établissons également le résultat correspondant dans le cadre d'espaces de Sobolev d'ordre supérieur
In this thesis, we study some boundary value problems involving micromagnetic models and differential forms. In the first part, we consider a nonlocal Ginzburg-Landau model arising in micromagnetics with an imposed Dirichlet boundary condition. The model typically involves S²-valued maps with an energy functional depending on several parameters, which represent physical quantities. A first question concerns the compactness of magnetizations having the energies of several Néel walls of finite length and topo- logical defects when these parameters converge to 0. Our method uses techniques developed for Ginzburg-Landau type problems for the concentration of energy on vortex balls, together with an approximation argument of S²-valued vector fields by S¹-valued vector fields away from the vortex balls. We also carry out in detail the proofs of the C^infinite regularity in the interior and C(^1,alpha) regularity up to the boundary, for all alpha belong to (0, 1/2), of critical points of the model. In the second part, we study the Poincaré lemma, which states that on a simply connected domain every closed form is exact. We prove the Poincaré lemma on a domain with a Dirichlet boundary condition under a natural assumption on the regularity of the domain: a closed form ƒ in the Hölder space C(^r,alpha) is the differential of a C(^r+1,alpha) form, provided that the domain itself is C(^r+1,alpha). The proof is based on a construction by approximation, together with a duality argument. We also establish the corresponding statement in the setting of higher order Sobolev spaces

L'objet de cette thèse est l'étude de solutions de certains systèmes d'opérateurs elliptiques, soit sur des domaines bornés, soit sur R^N tout entier. \Dans la première partie, les solutions respectent la condition de Dirichlet raffinée. Cette condition au bord, définie par Strook et Varadhan, est adaptée aux domaines bornés sans condition de régularité. L'utilisation de plusieurs versions adaptées du théorème de Krein-Rutman permet ici de déterminer le signe des solutions des systèmes. Dans la seconde partie, les opérateurs sont des opérateurs de Schrödinger. On établit les comparaisons à l'état fondamental pour des solutions de systèmes 2 x 2 dans le cas de systèmes à coefficients constants, et dans le cas de certains systèmes à coefficients variables.

Nous considérons le cas d'un corps faiblement élastique dont une partie de la frontière est encastrée. Notre problème est de déterminer un contrôle sur la partie de la frontière laissée libre (non-encastrée), de telle sorte que le système, quelque soit son état d'origine, s'amortisse le plus rapidement possible.

En d'autres termes, nous considérons un système élastodynamique, amorti au moyen d'une rétroaction définie par une condition de type Neumann sur une partie de la frontière, l'autre partie de la frontière étant munie des conditions de Dirichlet homogène. Nous obtenons des résultats de stabilisation frontière linéaire et non-linéaire, ainsi qu'un résultat de contrôlabilité. Nous démontrons pour cela des relations ad-hoc, dites de Rellich, puis nous utilisons la méthode des multiplicateurs.

L'originalité de ce travail réside dans la présence d'une interface entre la partie Dirichlet et la partie Neumann, qui génère des singularités.

碩士
國立中山大學
應用數學系研究所
99
In this thesis, the boundary errors are defined for the NFM to explore the convergence rates, and the condition numbers are derived for simple cases to explore numerical stability. The optimal convergence (or exponential) rates are discovered numerically. This thesis is also devoted to seek better choice of locations for the field nodes of the FS expansions. It is found that the location of field nodes Q does not affect much on convergence rates, but do have influence on stability. Let δ denote the distance of Q to ∂S. The larger δ is chosen, the worse the instability of the NFM occurs. As a result, δ = 0 (i.e., Q ∈ ∂S) is the best for stability. However, when δ > 0, the errors are slightly smaller. Therefore, small δ is a favorable choice for both high accuracy and good stability. This new discovery enhances the proper application of the NFM. However, even for the Dirichlet problem of Laplace’s equation, when the logarithmic capacity (transfinite diameter) C_Γ = 1, the solutions may not exist, or not unique if existing, to cause a singularity of the discrete algebraic equations. The problem with C_Γ = 1 in the BEM is called the degenerate scale problems. The original explicit algebraic equations do not satisfy the conservative law, and may fall into the degenerate scale problem discussed in Chen et al. [15, 14, 16], Christiansen [35] and Tomlinson [42]. An analysis is explored in this thesis for the degenerate scale problem of the NFM. In this thesis, the new conservative schemes are derived, where an equation between two unknown variables must satisfy, so that one of them is removed from the unknowns, to yield the conservative schemes. The conservative schemes always bypasses the degenerate scale problem; but it causes a severe instability. To restore the good stability, the overdetermined system and truncated singular value decomposition (TSVD) are proposed. Moreover, the overdetermined system is more advantageous due to simpler algorithms and the slightly better performance in error and stability. More importantly, such numerical techniques can also be used, to deal with the degenerate scale problems of the original NFM in [15, 14, 16]. For the boundary integral equation (BIE) of the first kind, the trigonometric functions are used in Arnold [3], and error analysis is made for infinite smooth solutions, to derive the exponential convergence rates. In Cheng’s Ph. Dissertation [18], for BIE of the first kind the source nodes are located outside of the solution domain, the linear combination of fundamental solutions are used, error analysis is made only for circular domains. So far it seems to exist no error analysis for the new NFM of Chen, which is one of the goal of this thesis. First, the solution of the NFM is equivalent to that of the Galerkin method involving the trapezoidal rule, and the renovated analysis can be found from the finite element theory. In this thesis, the error boundary are derived for the Dirichlet, the Neumann problems and its mixed types. For certain regularity of the solutions, the optimal convergence rates are derived under certain circumstances. Numerical experiments are carried out, to support the error made.

Les façons d'aborder l'étude du spectre du laplacien sont multiples. Ce mémoire se concentre sur les partitions spectrales optimales de domaines planaires. Plus précisément, lorsque nous imposons des conditions aux limites de Dirichlet, nous cherchons à trouver la ou les partitions qui réalisent l'infimum (sur l'ensemble des partitions à un certain nombre de composantes) du maximum de la première valeur propre du laplacien sur tous ses sous-domaines. Dans les dernières années, cette question a été activement étudiée par B. Helffer, T. Hoffmann-Ostenhof, S. Terracini et leurs collaborateurs, qui ont obtenu plusieurs résultats analytiques et numériques importants. Dans ce mémoire, nous proposons un problème analogue, mais pour des conditions aux limites de Neumann cette fois. Dans ce contexte, nous nous intéressons aux partitions spectrales maximales plutôt que minimales. Nous cherchons alors à vérifier le maximum sur toutes les $k$-partitions possibles du minimum de la première valeur propre non nulle de chacune des composantes. Cette question s'avère plus difficile que sa semblable dans la mesure où plusieurs propriétés des valeurs propres de Dirichlet, telles que la monotonicité par rapport au domaine, ne tiennent plus. Néanmoins, quelques résultats sont obtenus pour des 2-partitions de domaines symétriques et des partitions spécifiques sont trouvées analytiquement pour des domaines rectangulaires. En outre, des propriétés générales des partitions spectrales optimales et des problèmes ouverts sont abordés.
There exist many ways to study the spectrum of the Laplace operator. This master thesis focuses on optimal spectral partitions of planar domains. More specifically, when imposing Dirichlet boundary conditions, we try to find partitions that achieve the infimum (over all the partitions of a given number of components) of the maximum of the first eigenvalue of the Laplacian in all the subdomains. This question has been actively studied in recent years by B. Helffer, T. Hoffmann-Ostenhof, S. Terracini and their collaborators, who obtained a number of important analytic and numerical results. In the present thesis we propose a similar problem, but for the Neumann boundary conditions. In this case, we are looking for spectral maximal, rather than minimal, partitions. More precisely, we attempt to find the maximum over all possible $k$-partitions of the minimum of the first non-zero Neumann eigenvalue of each component. This question appears to be more difficult than the one for the Dirichlet conditions, since many properties of Dirichlet eigenvalues, such as domain monotonicity, no longer hold in the Neumann case. Nevertheless, some results are obtained for 2-partitions of symmetric domains, and specific partitions are found analytically for rectangular domains. In addition, some general properties of optimal spectral partitions and open problems are also discussed.

L'objectif de ce mémoire est de démontrer certaines propriétés géométriques des fonctions propres de l'oscillateur harmonique quantique. Nous étudierons les domaines nodaux, c'est-à-dire les composantes connexes du complément de l'ensemble nodal. Supposons que les valeurs propres ont été ordonnées en ordre croissant. Selon un théorème fondamental dû à Courant, une fonction propre associée à la $n$-ième valeur propre ne peut avoir plus de $n$ domaines nodaux. Ce résultat a été prouvé initialement pour le laplacien de Dirichlet sur un domaine borné mais il est aussi vrai pour l'oscillateur harmonique quantique isotrope. Le théorème a été amélioré par Pleijel en 1956 pour le laplacien de Dirichlet. En effet, on peut donner un résultat asymptotique plus fort pour le nombre de domaines nodaux lorsque les valeurs propres tendent vers l'infini. Dans ce mémoire, nous prouvons un résultat du même type pour l'oscillateur harmonique quantique isotrope. Pour ce faire, nous utiliserons une combinaison d'outils classiques de la géométrie spectrale (dont certains ont été utilisés dans la preuve originale de Pleijel) et de plusieurs nouvelles idées, notamment l'application de certaines techniques tirées de la géométrie algébrique et l'étude des domaines nodaux non-bornés.
The aim of this thesis is to explore the geometric properties of eigenfunctions of the isotropic quantum harmonic oscillator. We focus on studying the nodal domains, which are the connected components of the complement of the nodal (i.e. zero) set of an eigenfunction. Assume that the eigenvalues are listed in an increasing order. According to a fundamental theorem due to Courant, an eigenfunction corresponding to the $n$-th eigenvalue has at most $n$ nodal domains. This result has been originally proved for the Dirichlet eigenvalue problem on a bounded Euclidean domain, but it also holds for the eigenfunctions of a quantum harmonic oscillator. Courant's theorem was refined by Pleijel in 1956, who proved a more precise result on the asymptotic behaviour of the number of nodal domains of the Dirichlet eigenfunctions on bounded domains as the eigenvalues tend to infinity. In the thesis we prove a similar result in the case of the isotropic quantum harmonic oscillator. To do so, we use a combination of classical tools from spectral geometry (some of which were used in Pleijel’s original argument) with a number of new ideas, which include applications of techniques from algebraic geometry and the study of unbounded nodal domains.

In this thesis, we prove the existence of large frequency periodic solutions for the nonlinear wave equations utt − uxx − v(x)u = u3 + [fnof]([Omega]t, x) (1) with Dirichlet boundary conditions. Here, [Omega] represents the frequency of the solution. The method we use to find the periodic solutions u([Omega]) for large [Omega] originates in the work of Craig and Wayne [10] where they constructed solutions for free vibrations, i.e., for [fnof] = 0. Here we construct smooth solutions for forced vibrations ([fnof] [not equal to] 0). Given an x-dependent analytic potential v(x) previous works on (1) either assume a smallness condition on [fnof] or yields a weak solution. The study of equations like (1) goes back at least to Rabinowitz in the sixties [25]. The main difficulty in finding periodic solutions of an equation like (1), is the appearance of small denominators in the linearized operator stemming from the left hand side. To overcome this difficulty, we used a Nash-Moser scheme introduced by Craig and Wayne in [10].
text

La présente thèse porte sur différentes questions émanant de la géométrie spectrale. Ce domaine des mathématiques fondamentales a pour objet d'établir des liens entre la géométrie et le spectre d'une variété riemannienne. Le spectre d'une variété compacte fermée M munie d'une métrique riemannienne $g$ associée à l'opérateur de Laplace-Beltrami est une suite de nombres non négatifs croissante qui tend vers l’infini. La racine carrée de ces derniers représente une fréquence de vibration de la variété. Cette thèse présente quatre articles touchant divers aspects de la géométrie spectrale. Le premier article, présenté au Chapitre 1 et intitulé « Superlevel sets and nodal extrema of Laplace eigenfunctions », porte sur la géométrie nodale d'opérateurs elliptiques. L’objectif de mes travaux a été de généraliser un résultat de L. Polterovich et de M. Sodin qui établit une borne sur la distribution des extrema nodaux sur une surface riemannienne pour une assez vaste classe de fonctions, incluant, entre autres, les fonctions propres associées à l'opérateur de Laplace-Beltrami. La preuve fournie par ces auteurs n'étant valable que pour les surfaces riemanniennes, je prouve dans ce chapitre une approche indépendante pour les fonctions propres de l’opérateur de Laplace-Beltrami dans le cas des variétés riemanniennes de dimension arbitraire. Les deuxième et troisième articles traitent d'un autre opérateur elliptique, le p-laplacien. Sa particularité réside dans le fait qu'il est non linéaire. Au Chapitre 2, l'article « Principal frequency of the p-laplacian and the inradius of Euclidean domains » se penche sur l'étude de bornes inférieures sur la première valeur propre du problème de Dirichlet du p-laplacien en termes du rayon inscrit d’un domaine euclidien. Plus particulièrement, je prouve que, si p est supérieur à la dimension du domaine, il est possible d'établir une borne inférieure sans aucune hypothèse sur la topologie de ce dernier. L'étude de telles bornes a fait l'objet de nombreux articles par des chercheurs connus, tels que W. K. Haymann, E. Lieb, R. Banuelos et T. Carroll, principalement pour le cas de l'opérateur de Laplace. L'adaptation de ce type de bornes au cas du p-laplacien est abordée dans mon troisième article, « Bounds on the Principal Frequency of the p-Laplacian », présenté au Chapitre 3 de cet ouvrage. Mon quatrième article, « Wolf-Keller theorem for Neumann Eigenvalues », est le fruit d'une collaboration avec Guillaume Roy-Fortin. Le thème central de ce travail gravite autour de l'optimisation de formes dans le contexte du problème aux valeurs limites de Neumann. Le résultat principal de cet article est que les valeurs propres de Neumann ne sont pas toujours maximisées par l'union disjointe de disques arbitraires pour les domaines planaires d'aire fixée. Le tout est présenté au Chapitre 4 de cette thèse.
The main topic of the present thesis is spectral geometry. This area of mathematics is concerned with establishing links between the geometry of a Riemannian manifold and its spectrum. The spectrum of a closed Riemannian manifold M equipped with a Riemannian metric g associated with the Laplace-Beltrami operator is a sequence of non-negative numbers tending to infinity. The square root of any number of this sequence represents a frequency of vibration of the manifold. This thesis consists of four articles all related to various aspects of spectral geometry. The first paper, “Superlevel sets and nodal extrema of Laplace eigenfunction”, is presented in Chapter 1. Nodal geometry of various elliptic operators, such as the Laplace-Beltrami operator, is studied. The goal of this paper is to generalize a result due to L. Polterovich and M. Sodin that gives a bound on the distribution of nodal extrema on a Riemann surface for a large class of functions, including eigenfunctions of the Laplace-Beltrami operator. The proof given by L. Polterovich and M. Sodin is only valid for Riemann surfaces. Therefore, I present a different approach to the problem that works for eigenfunctions of the Laplace-Beltrami operator on Riemannian manifolds of arbitrary dimension. The second and the third papers of this thesis are focused on a different elliptic operator, namely the p-Laplacian. This operator has the particularity of being non-linear. The article “Principal frequency of the p-Laplacian and the inradius of Euclidean domains” is presented in Chapter 2. It discusses lower bounds on the first eigenvalue of the Dirichlet eigenvalue problem for the p-Laplace operator in terms of the inner radius of the domain. In particular, I show that if p is greater than the dimension, then it is possible to prove such lower bound without any hypothesis on the topology of the domain. Such bounds have previously been studied by well-known mathematicians, such as W. K. Haymann, E. Lieb, R. Banuelos, and T. Carroll. Their papers are mostly oriented toward the case of the usual Laplace operator. The generalization of such lower bounds for the p-Laplacian is done in my third paper, “Bounds on the Principal Frequency of the p-Laplacian”. It is presented in Chapter 3. My fourth paper, “Wolf-Keller theorem of Neumann Eigenvalues”, is a joint work with Guillaume Roy-Fortin. This paper is concerned with the shape optimization problem in the case of the Laplace operator with Neumann boundary conditions. The main result of our paper is that eigenvalues of the Neumann boundary problem are not always maximized by disks among planar domains of given area. This joint work is presented in Chapter 4.

碩士
國立中興大學
應用數學系所
106
This thesis uses Legendre pseudospectral penalty formulation to construct the scheme for solving Poisson problem with Dirichlet boundary condition. In this study, the penalty parameters are determined analytically so that the error of numerical solution is minimized. We conducted the program to executive numerical experiments. The results obtain better accuracy, compared to the boundary conditions enforced strongly.

Title: Bifurcation of Ordinary Differential Equations from Points of Fučík Spectrum Author: Vendula Exnerová Department: Department of Mathematical Analysis Supervisor: doc. RNDr. Jana Stará, CSc., Department of Mathematical Analysis MFF UK, Prague Abstract: The main subject of the thesis is the Fučík spectrum of a system of two differential equations of the second order with mixed boundary conditions. In the first part of the thesis there are described Fučík spectra of problems of a differential equation with Dirichlet, mixed and Neumann boundary conditions. The other part deals with systems of two differential equations. It attends to basic properties of systems and their nontrivial solutions, to a possibility of a reduction of number of parameters and to a dependance of a problem with mixed boundary condition on one with Dirichlet boundary conditions. The thesis takes up the results of E. Massa and B. Ruff about the Dirichlet problem and improves some of their proofs. In the end the Fučík spectrum of a problem with mixed boundary conditions is described as the union of countably many continuously differentiable surfaces and there is proven that this spectrum is closed.

博士
國立政治大學
應用數學研究所
96
The univariate c-characteristic function has been shown to be important in cases that are hard to manage using the traditional characteristic function. In this thesis, we first give its inversion formulas. We then use them to obtain (1) the probability density functions (PDFs) of a linear combination of the components of a Dirichlet random vector; (2) the PDFs of random functionals of a Ferguson-Dirichlet process with some interesting parameter measures; (3) a Lebesgue integral expression of any random functional of the Ferguson-Dirichlet process. New properties of the multivariate c-characteristic function with a spherical distribution are given in this thesis. With them, we show that the random mean of a Ferguson-Dirichlet process over a spherical surface in n dimensions has a spherical distribution on the n-dimensional ball. Moreover, we derive its exact PDF. Furthermore, we generalize this result to any ellipsoidal surface in n-space. We also study the issue of compatibility for specified conditional distributions. This issue is important in probability theory and Bayesian computations. Several necessary and sufficient conditions for the compatibility are provided. We also address the problem of uniqueness of the associated joint distribution when the given conditionals are compatible. In addition, we provide a method to obtain all possible joint distributions that have the given compatible conditionals. Algorithms for checking the compatibility and the uniqueness, and for constructing all associated densities are also given. Through the related compatibility theorems, we provide a fully and cleanly unified theory of inverse Bayes formula (IBF) and construct a generalized IBF (GIBF) that is applicable in the more general measurable space. In addition, using the GIBF, we provide a marginal density fitting algorithm, which avoids the problems of convergence in iterative algorithm such as the Gibbs sampler.

Le sujet principal de cette thèse est la géométrie spectrale des surfaces. Le spectre d'une surface riemannienne fermée (Σ, g) est une suite de nombres 0 = λ0 < λ1 (g) ≤ λ2 (g) ≤ · · · ∞ représentant les modes de vibrations purs de cette surface. On étudie l'influence de la géométrie sur le spectre. Ce sujet est classique, il fut initié par Lord Rayleigh [51], Faber [17], Krahn [32, 33], Pólya [49, 48], Szegö [54], Hersch [27] et plusieurs autres mathématiciens. Cette thèse est composée de trois articles. Le premier [23], intitulé "Fundamental tone, concentration of density to points and conformal degeneration on surfaces", est présenté au Chapitre 1. L'influence sur le ton fondamental (c'est-à-dire la première valeur propre positive du laplacien λ1 (g) > 0) de deux types de dégénérescence y est étudiée : la concentration vers un point et la dégénérescence conforme sur le tore et la bouteille de Klein. Pour ces deux types de dégénérescence, j'ai montré que si une suite de métriques (gn ) d'aire fixée est dégénérée, le ton fondamental sera asymptotiquement borné supérieurement par le ton fondamental d'une sphère ronde de même aire. Le deuxième article [24] de cette thèse est le fruit d'une collaboration avec Iosif Polterovich et Nikolai Nadirashvili. Son titre est "Maximization of the second positive Neumann eigenvalue for planar domains". Le spectre de Neumann d'un domaine planaire Ω ⊂ R2 est aussi une suite 0 = μ0 < μ1 (Ω) ≤ μ2 (Ω) ≤ · · · . Un résultat classique de G. Szegö affirme pour chaque domaine planaire simplement connexe régulier que μ1 (Ω) aire(Ω) ≤ μ1 (D)π où D est le disque unité. Le résultat principal de cet article est une borne supérieure sur la deuxième valeur propre : μ2 (Ω) aire(Ω) ≤ 2 μ1 (D) π. Cette borne est atteinte par une famille de domaines dégénérant vers l'union disjointe de deux disques identiques. Ce résultat confirme la conjecture de Pólya pour μ2 . La preuve de ce théorème repose sur un argument topologique permettant de garantir l'existence d'une famille de fonctions tests appropriée. Par une méthode très similaire, nous avons obtenu une borne supérieure sur la deuxième valeur propre conforme de la classe conforme standard sur des sphères de dimension impaire. Le troisième article [22] présenté s'intitule "Relative Homological Linking in Critical Point Theory". Son sujet n'est pas directement lié à la géométrie spectrale. Il s'agit d'une extension du travail entrepris lors de ma maîtrise, sous la direction de Marlène Frigon. J'y ai introduit un outil, l'enlacement homologique relatif, permettant de détecter les points critiques d'une fonction à l'aide de la topologie de ses ensembles de niveaux. J'y montre en particulier que l'enlacement homologique implique l'enlacement homotopique.