Construction of Hamiltonian-Minimal Lagrangian submanifolds in Complex Euclidean Space

We describe several families of Lagrangian submanifolds in complex Euclidean space which are H-minimal, i.e. critical points of the volume functional restricted to Hamiltonian variations. We make use of various constructions involving planar, spherical and hyperbolic curves, as well as Legendrian submanifolds of the odd-dimensional unit sphere.

Exact Lagrangian cobordism and pseudo-isotopy

Dans cette thèse, on étudie les propriétés des sous-variétés lagrangiennes dans une variété symplectique en utilisant la relation de cobordisme lagrangien. Plus précisément, on s'intéresse à déterminer les conditions pour lesquelles les cobordismes lagrangiens élémentaires sont en fait triviaux. En utilisant des techniques de l'homologie de Floer et le théorème du s-cobordisme on démontre que, sous certaines hypothèses topologiques, un cobordisme lagrangien exact est une pseudo-isotopie lagrangienne. Ce resultat est une forme faible d'une conjecture due à Biran et Cornea qui stipule qu'un cobordisme lagrangien exact est hamiltonien isotope à une suspension lagrangianenne.

Éclatement et contraction lagrangiens et applications

Soit (M, ω) une variété symplectique. Nous construisons une version de l’éclatement et de la contraction symplectique, que nous définissons relative à une sous-variété lagrangienne L ⊂ M. En outre, si M admet une involution anti-symplectique ϕ, et que nous éclatons une configuration suffisament symmetrique des plongements de boules, nous démontrons qu’il existe aussi une involution anti-symplectique sur l’éclatement ~M. Nous dérivons ensuite une condition homologique pour les surfaces lagrangiennes réeles L = Fix(ϕ), qui détermine quand la topologie de L change losqu’on contracte une courbe exceptionnelle C dans M. Finalement, on utilise ces constructions afin d’étudier le packing relatif dans (ℂP²,ℝP²).

Structures quantiques de certaines sous-variétés lagrangiennes non-monotones

Soit (M,ω) un variété symplectique fermée et connexe.On considère des sous-variétés lagrangiennes α : L → (M,ω). Si α est monotone, c.- à-d. s’il existe η > 0 tel que ημ = ω, Paul Biran et Octav Conea ont défini une version relative de l’homologie quantique. Dans ce contexte ils ont déformé l’opérateur de bord du complexe de Morse ainsi que le produit d’intersection à l’aide de disques pseudo-holomorphes. On note (QH(L), ∗), l’homologie quantique de L munie du produit quantique. Le principal objectif de cette dissertation est de généraliser leur construction à un classe plus large d’espaces. Plus précisément on considère soit des sous-variétés presque monotone, c.-à-d. α est C1-proche d’un plongement lagrangian monotone ; soit les fibres toriques de variétés toriques Fano. Dans ces cas non nécessairement monotones, QH(L) va dépendre de certains choix, mais cela sera irrelevant pour les applications présentées ici. Dans le cas presque monotone, on s’intéresse principalement à des questions de déplaçabilité, d’uniréglage et d’estimation d’énergie de difféomorphismes hamiltoniens. Enfin nous terminons par une application combinant les deux approches, concernant la dynamique d’un hamiltonien déplaçant toutes les fibres toriques non-monotones dans CPn.

Quelques propriétés des sous-variétés lagrangiennes monotones : Rayon de Gromov et morphisme de Seidel

Cette thèse présente quelques propriétés des sous-variétés lagrangiennes monotones. On résoud d'abord une conjecture de Barraud et Cornea dans le cadre monotone en montrant que le rayon de Gromov relatif à deux lagrangiennes dans la même classe d'isotopie hamiltonienne donne une borne inférieure à la distance de Hofer entre ces deux mêmes lagrangiennes. Le cas non-monotone de cette conjecture reste ouvert encore. On définit toutes les structures nécessaires à l'énoncé et à la preuve de cette conjecture. Deuxièmement, on définit une nouvelle version d'un morphisme de Seidel relatif à l'aide des cobordismes lagrangiens de Biran et Cornea. On montre que cette version est chaîne-homotope aux différentes autres versions apparaissant dans la littérature. Que toutes ces définitions sont équivalentes fait partie du folklore mais n'apparaît pas dans la littérature. On conclut par une conjecture qui identifie un triangle exact obtenu par chirurgie lagrangienne et un autre dû à Seidel et faisant intervenir le twist de Dehn symplectique.

Source spaces and perturbations for cluster complexes

Dans ce travail, nous définissons des objets composés de disques complexes marqués reliés entre eux par des segments de droite munis d’une longueur. Nous construisons deux séries d’espaces de module de ces objets appelés clus- ters, une qui sera dite non symétrique, la version ⊗, et l’autre qui est dite symétrique, la version •. Cette construction permet des choix de perturba- tions pour deux versions correspondantes des trajectoires de Floer introduites par Cornea et Lalonde ([CL]). Ces choix devraient fournir une nouvelle option pour la description géométrique des structures A∞ et L∞ obstruées étudiées par Fukaya, Oh, Ohta et Ono ([FOOO2],[FOOO]) et Cho ([Cho]). Dans le cas où L ⊂ (M, ω) est une sous-variété lagrangienne Pin± mono- tone avec nombre de Maslov ≥ 2, nous définissons une structure d’algèbre A∞ sur les points critiques d’une fonction de Morse générique sur L. Cette struc- ture est présentée comme une extension du complexe des perles de Oh ([Oh]) muni de son produit quantique, plus récemment étudié par Biran et Cornea ([BC]). Plus généralement, nous décrivons une version géométrique d’une catégorie de Fukaya avec seul objet L qui se veut alternative à la description (relative) hamiltonienne de Seidel ([Sei]). Nous vérifions la fonctorialité de notre construction en définissant des espaces de module de clusters occultés qui servent d’espaces sources pour des morphismes de comparaison.

Cobordismes lagrangiens et uniréglage

Ce mémoire traite de la question suivante: est-ce que les cobordismes lagrangiens préservent l'uniréglage? Dans les deux premiers chapitres, on présente en survol la théorie des courbes pseudo-holomorphes nécessaire. On examine d'abord en détail la preuve que les espaces de courbes $ J $-holomorphes simples est une variété de dimension finie. On présente ensuite les résultats nécessaires à la compactification de ces espaces pour arriver à la définition des invariants de Gromov-Witten. Le troisième chapitre traite ensuite de quelques résultats sur la propriété d'uniréglage, ce qu'elle entraine et comment elle peut être démontrée. Le quatrième chapitre est consacré à la définition et la description de l'homologie quantique, en particulier celle des cobordismes lagrangiens, ainsi que sa structure d'anneau et de module qui sont finalement utilisées dans le dernier chapitre pour présenter quelques cas ou la conjecture tient.

Resolvent and Scattering Matrix at the Maximum of the Potential

2000 Mathematics Subject Classification: 35P25, 81U20, 35S30, 47A10, 35B38.

Calibrated embeddings in the special Lagrangian and coassociative cases

Every closed, oriented, real analytic Riemannian 3-manifold can be isometrically embedded as a special Lagrangian submanifold of a Calabi-Yau 3-fold, even as the real locus of an antiholomorphic, isometric involution. Every closed, oriented, real analytic Riemannian 4-manifold whose bundle of self-dual 2-forms is trivial can be isometrically embedded as a coassociative submanifold in a G_2-manifold, even as the fixed locus of an anti-G_2 involution. These results, when coupled with McLean's analysis of the moduli spaces of such calibrated submanifolds, yield a plentiful supply of examples of compact calibrated submanifolds with nontrivial deformation spaces.

An adaptive local meshfree updated Lagrangian approach for large deformation analysis of metal forming

The large deformation analysis is one of major challenges in numerical modelling and simulation of metal forming. Because no mesh is used, the meshfree methods show good potential for the large deformation analysis. In this paper, a local meshfree formulation, based on the local weak-forms and the updated Lagrangian (UL) approach, is developed for the large deformation analysis. To fully employ the advantages of meshfree methods, a simple and effective adaptive technique is proposed, and this procedure is much easier than the re-meshing in FEM. Numerical examples of large deformation analysis are presented to demonstrate the effectiveness of the newly developed nonlinear meshfree approach. It has been found that the developed meshfree technique provides a superior performance to the conventional FEM in dealing with large deformation problems for metal forming.

A Lagrangian approach to nonlinear modeling of anti-roll tanks

This paper presents two novel nonlinear models of u-shaped anti-roll tanks for ships, and their linearizations. In addition, a third simplified nonlinear model is presented. The models are derived using Lagrangian mechanics. This formulation not only simplifies the modeling process, but also allows one to obtain models that satisfy energy-related physical properties. The proposed nonlinear models and their linearizations are validated using model-scale experimental data. Unlike other models in the literature, the nonlinear models in this paper are valid for large roll amplitudes. Even at moderate roll angles, the nonlinear models have three orders of magnitude lower mean square error relative to experimental data than the linear models.

A novel manoeuvering model based on low-aspect-ratio lift theory and Lagrangian mechanics

This paper proposes a physically motivated reappraisal of manoeuvring models for ships and presents a new model developed from first principles by application of low aspect-ratio aerodynamic theory and Lagrangian mechanics. The coefficients of the model are shown to be related to physical processes, and validation is presented using the results from a planar motion mechanism dataset.

Estimate of Lagrangian integral scales in shallow tidal water using high resolution GPS-tracked drifters

In estuaries and natural water channels, the estimate of velocity and dispersion coefficients is critical to the knowledge of scalar transport and mixing. This estimate is rarely available experimentally at sub-tidal time scale in shallow water channels where high frequency is required to capture its spatio-temporal variation. This study estimates Lagrangian integral scales and autocorrelation curves, which are key parameters for obtaining velocity fluctuations and dispersion coefficients, and their spatio-temporal variability from deployments of Lagrangian drifters sampled at 10 Hz for a 4-hour period. The power spectral densities of the velocities between 0.0001 and 0.8 Hz were well fitted with a slope of 5/3 predicted by Kolmogorov’s similarity hypothesis within the inertial subrange, and were similar to the Eulerian power spectral previously observed within the estuary. The result showed that large velocity fluctuations determine the magnitude of the integral time scale, TL. Overlapping of short segments improved the stability of the estimate of TL by taking advantage of the redundant data included in the autocorrelation function. The integral time scales were about 20 s and varied by up to a factor of 8. These results are essential inputs for spatial binning of velocities, Lagrangian stochastic modelling and single particle analysis of the tidal estuary.

A lagrangian formulation for statistical fluid registration

We defined a new statistical fluid registration method with Lagrangian mechanics. Although several authors have suggested that empirical statistics on brain variation should be incorporated into the registration problem, few algorithms have included this information and instead use regularizers that guarantee diffeomorphic mappings. Here we combine the advantages of a large-deformation fluid matching approach with empirical statistics on population variability in anatomy. We reformulated the Riemannian fluid algorithmdeveloped in [4], and used a Lagrangian framework to incorporate 0 th and 1st order statistics in the regularization process. 92 2D midline corpus callosum traces from a twin MRI database were fluidly registered using the non-statistical version of the algorithm (algorithm 0), giving initial vector fields and deformation tensors. Covariance matrices were computed for both distributions and incorporated either separately (algorithm 1 and algorithm 2) or together (algorithm 3) in the registration. We computed heritability maps and two vector and tensorbased distances to compare the power and the robustness of the algorithms.