Problèmes de commande optimale stochastique généralisés

Cette thèse est divisée en deux grands chapitres, dont le premier porte sur des problèmes de commande optimale en dimension un et le deuxième sur des problèmes en dimension deux ou plus. Notons bien que, dans cette thèse, nous avons supposé que le facteur temps n'intervient pas. Dans le premier chapitre, nous calculons, au début, l'équation de programmation dynamique pour la valeur minimale F de l'espérance mathématique de la fonction de coût considérée. Ensuite, nous utilisons le théorème de Whittle qui est applicable seulement si une condition entre le bruit blanc v et les termes b et q associés à la commande est satisfaite. Sinon, nous procédons autrement. En effet, un changement de variable transforme notre équation en une équation de Riccati en G= F', mais sans conditions initiales. Dans certains cas, à partir de la symétrie des paramètres infinitésimaux et de q, nous pouvons en déduire le point x' où G(x')=0. Si ce n'est pas le cas, nous nous limitons à des bonnes approximations. Cette même démarche est toujours possible si nous sommes dans des situations particulières, par exemple, lorsque nous avons une seule barrière. Dans le deuxième chapitre, nous traitons les problèmes en dimension deux ou plus. Puisque la condition de Whittle est difficile à satisfaire dans ce cas, nous essayons de généraliser les résultats du premier chapitre. Nous utilisons alors dans quelques exemples la méthode des similitudes, qui permet de transformer le problème en dimension un. Ensuite, nous proposons une nouvelle méthode de résolution. Cette dernière linéarise l'équation de programmation dynamique qui est une équation aux dérivées partielles non linéaire. Il reste à la fin à trouver les conditions initiales pour la nouvelle fonction et aussi à vérifier que les n expressions obtenues pour F sont équivalentes.

Le théorème de lebesgue sur la dérivabilité des fonctions à variation bornée

Dans ce mémoire, nous traiterons du théorème de Lebesgue, un des plus frappants et des plus importants de l'analyse mathématique ; à savoir qu'une fonction à variation bornée est dérivable presque partout. Le but de ce travail est de fournir, à part la démonstration souvent proposée dans les cours de la théorie de la mesure, d'autres démonstrations élaborées avec des outils mathématiques plus simples. Ma contribution a consisté essentiellement à détailler et à compléter ces démonstrations, puis à inclure la plupart des figures pour une meilleure lisibilité. Nous allons maintenant, pour ce théorème qui se présente sous d'autres variantes, en proposer l'historique et trois démonstrations différentes.

Le théorème de Borel-Weil-Bott

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Homologie de morse et théorème de la signature

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Théorème de Pleijel pour l'oscillateur harmonique quantique

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.

Review of Julien Gœury: L 'Autopsie et le théorème: poétique des Théorèmes spirituels (1613-1622) de Jean de La Ceppède.

Les lecteurs de La Ceppède seront contents de recevoir le livre de Julien Gœury car son étude représente une addition importante aux ouvrages récents sur le poète aixois. Faisant partie de la redécouverte critique des Théorèmes initiée par les travaux de Jean Rousset dans les années 50, L'Autopsie et le théorème jette un nouveau regard sur l'oeuvre laceppédienne en adoptant ce que l'on peut appeler une perspective néo-structuraliste. L'exposé se divise en quatre parties: 1) Morphologie, 2) Anatomie, 3) Physiologie et 4) Psychologie. Une telle répartition suggere le désir de dégager le caractère organique du texte dans le cadre d'une organisation bien schématisée. Concernant la première categorie, Gœury met en exergue la construction générale du texte, signalant au départ “l'architecture extérieure” (23) ainsi que “l'architecture intérieure” (54) dans la composition des livres et des recueils qui édifient l'ouvrage. Ici, le lecteur note l'accent mis sur la signification du frontispice, des pages de titres, et sur d'autres éléments paratextuels. Toujours dans la première partie, Gœury suit l'exemple de plusieurs critiques en examinant l'emploi du sonnet comme mode de discours. L'auteur met en avant des “lois de composition” (141) qui renforcent “l'engagement formel” (151) du texte ainsi que son “architecture phonetique” (157). S'ajoutent à l'examen morphologique des observations sur les différentes formes “d'enjambement” (168) et de “fragmentation” (174) qui se manifestent dans les sonnets.

University education in Ireland and "ultramontanism" : being an examination of arguments lately published by James L. Whittle, A.B., Trinity College, Dublin, G.E. Cairnes, M.A., professor, Queen's College, Galway, and Sir Dominick Corrigan, Bart. /

Mode of access: Internet.

The distribution and spread of citrus canker in Emerald, Australia

Citrus canker is a disease of citrus and closely related species, caused by the bacterium Xanthomonas citri subsp. citri. This disease, previously exotic to Australia, was detected on a single farm [infested premise-1, (IP1). IP is the terminology used in official biosecurity protocols to describe a locality at which an exotic plant pest has been confirmed or is presumed to exist. IP are numbered sequentially as they are detected] in Emerald, Queensland in July 2004. During the following 10 months the disease was subsequently detected on two other farms (IP2 and IP3) within the same area and studies indicated the disease first occurred on IP1 and spread to IP2 and IP3. The oldest, naturally infected plant tissue observed on any of these farms indicated the disease was present on IP1 for several months before detection and established on IP2 and IP3 during the second quarter (i.e. autumn) 2004. Transect studies on some IP1 blocks showed disease incidences ranged between 52 and 100% (trees infected). This contrasted to very low disease incidence, less than 4% of trees within a block, on IP2 and IP3. The mechanisms proposed for disease spread within blocks include weather-assisted dispersal of the bacterium (e.g. wind-driven rain) and movement of contaminated farm equipment, in particular by pivot irrigator towers via mechanical damage in combination with abundant water. Spread between blocks on IP2 was attributed to movement of contaminated farm equipment and/or people. Epidemiology results suggest: (i) successive surveillance rounds increase the likelihood of disease detection; (ii) surveillance sensitivity is affected by tree size; and (iii) individual destruction zones (for the purpose of eradication) could be determined using disease incidence and severity data rather than a predefined set area.

Info-gap theory and robust design of surveillance for invasive species : the case study of Barrow Island

Surveillance for invasive non-indigenous species (NIS) is an integral part of a quarantine system. Estimating the efficiency of a surveillance strategy relies on many uncertain parameters estimated by experts, such as the efficiency of its components in face of the specific NIS, the ability of the NIS to inhabit different environments, and so on. Due to the importance of detecting an invasive NIS within a critical period of time, it is crucial that these uncertainties be accounted for in the design of the surveillance system. We formulate a detection model that takes into account, in addition to structured sampling for incursive NIS, incidental detection by untrained workers. We use info-gap theory for satisficing (not minimizing) the probability of detection, while at the same time maximizing the robustness to uncertainty. We demonstrate the trade-off between robustness to uncertainty, and an increase in the required probability of detection. An empirical example based on the detection of Pheidole megacephala on Barrow Island demonstrates the use of info-gap analysis to select a surveillance strategy.

Biosecurity threats : the design of surveillance systems, based on power and risk

We consider the problem of designing a surveillance system to detect a broad range of invasive species across a heterogeneous sampling frame. We present a model to detect a range of invertebrate invasives whilst addressing the challenges of multiple data sources, stratifying for differential risk, managing labour costs and providing sufficient power of detection.We determine the number of detection devices required and their allocation across the landscape within limiting resource constraints. The resulting plan will lead to reduced financial and ecological costs and an optimal surveillance system.

Stochastic modelling of financial time series with memory and multifractal scaling

Financial processes may possess long memory and their probability densities may display heavy tails. Many models have been developed to deal with this tail behaviour, which reflects the jumps in the sample paths. On the other hand, the presence of long memory, which contradicts the efficient market hypothesis, is still an issue for further debates. These difficulties present challenges with the problems of memory detection and modelling the co-presence of long memory and heavy tails. This PhD project aims to respond to these challenges. The first part aims to detect memory in a large number of financial time series on stock prices and exchange rates using their scaling properties. Since financial time series often exhibit stochastic trends, a common form of nonstationarity, strong trends in the data can lead to false detection of memory. We will take advantage of a technique known as multifractal detrended fluctuation analysis (MF-DFA) that can systematically eliminate trends of different orders. This method is based on the identification of scaling of the q-th-order moments and is a generalisation of the standard detrended fluctuation analysis (DFA) which uses only the second moment; that is, q = 2. We also consider the rescaled range R/S analysis and the periodogram method to detect memory in financial time series and compare their results with the MF-DFA. An interesting finding is that short memory is detected for stock prices of the American Stock Exchange (AMEX) and long memory is found present in the time series of two exchange rates, namely the French franc and the Deutsche mark. Electricity price series of the five states of Australia are also found to possess long memory. For these electricity price series, heavy tails are also pronounced in their probability densities. The second part of the thesis develops models to represent short-memory and longmemory financial processes as detected in Part I. These models take the form of continuous-time AR(∞) -type equations whose kernel is the Laplace transform of a finite Borel measure. By imposing appropriate conditions on this measure, short memory or long memory in the dynamics of the solution will result. A specific form of the models, which has a good MA(∞) -type representation, is presented for the short memory case. Parameter estimation of this type of models is performed via least squares, and the models are applied to the stock prices in the AMEX, which have been established in Part I to possess short memory. By selecting the kernel in the continuous-time AR(∞) -type equations to have the form of Riemann-Liouville fractional derivative, we obtain a fractional stochastic differential equation driven by Brownian motion. This type of equations is used to represent financial processes with long memory, whose dynamics is described by the fractional derivative in the equation. These models are estimated via quasi-likelihood, namely via a continuoustime version of the Gauss-Whittle method. The models are applied to the exchange rates and the electricity prices of Part I with the aim of confirming their possible long-range dependence established by MF-DFA. The third part of the thesis provides an application of the results established in Parts I and II to characterise and classify financial markets. We will pay attention to the New York Stock Exchange (NYSE), the American Stock Exchange (AMEX), the NASDAQ Stock Exchange (NASDAQ) and the Toronto Stock Exchange (TSX). The parameters from MF-DFA and those of the short-memory AR(∞) -type models will be employed in this classification. We propose the Fisher discriminant algorithm to find a classifier in the two and three-dimensional spaces of data sets and then provide cross-validation to verify discriminant accuracies. This classification is useful for understanding and predicting the behaviour of different processes within the same market. The fourth part of the thesis investigates the heavy-tailed behaviour of financial processes which may also possess long memory. We consider fractional stochastic differential equations driven by stable noise to model financial processes such as electricity prices. The long memory of electricity prices is represented by a fractional derivative, while the stable noise input models their non-Gaussianity via the tails of their probability density. A method using the empirical densities and MF-DFA will be provided to estimate all the parameters of the model and simulate sample paths of the equation. The method is then applied to analyse daily spot prices for five states of Australia. Comparison with the results obtained from the R/S analysis, periodogram method and MF-DFA are provided. The results from fractional SDEs agree with those from MF-DFA, which are based on multifractal scaling, while those from the periodograms, which are based on the second order, seem to underestimate the long memory dynamics of the process. This highlights the need and usefulness of fractal methods in modelling non-Gaussian financial processes with long memory.