Pure motives, mixed motives and extensions of motives associated to singular surfaces

We first recall the construction of the Chow motive modelling intersection cohomology of a proper surface X and study its fundamental properties. Using Voevodsky's category of effective geometrical motives, we then study the motive of the exceptional divisor D in a non-singular blow-up of X. If all geometric irreducible components of D are of genus zero, then Voevodsky's formalism allows us to construct certain one-extensions of Chow motives, as canonical subquotients of the motive with compact support of the smooth part of X. Specializing to Hilbert-Blumenthal surfaces, we recover a motivic interpretation of a recent construction of A. Caspar.

A mixed finite element method for nonlinear diffusion equations

We propose a mixed finite element method for a class of nonlinear diffusion equations, which is based on their interpretation as gradient flows in optimal transportation metrics. We introduce an appropriate linearization of the optimal transport problem, which leads to a mixed symmetric formulation. This formulation preserves the maximum principle in case of the semi-discrete scheme as well as the fully discrete scheme for a certain class of problems. In addition solutions of the mixed formulation maintain exponential convergence in the relative entropy towards the steady state in case of a nonlinear Fokker-Planck equation with uniformly convex potential. We demonstrate the behavior of the proposed scheme with 2D simulations of the porous medium equations and blow-up questions in the Patlak-Keller-Segel model.

A one-dimensional Keller-Segel equation with a drift issued from the boundary

We investigate in this note the dynamics of a one-dimensional Keller-Segel type model on the half-line. On the contrary to the classical configuration, the chemical production term is located on the boundary. We prove, under suitable assumptions, the following dichotomy which is reminiscent of the two-dimensional Keller-Segel system. Solutions are global if the mass is below the critical mass, they blow-up in finite time above the critical mass, and they converge to some equilibrium at the critical mass. Entropy techniques are presented which aim at providing quantitative convergence results for the subcritical case. This note is completed with a brief introduction to a more realistic model (still one-dimensional).

Bounds on multisecant lines

The purpose of this paper is two fold. First, we give an upper bound on the orderof a multisecant line to an integral arithmetically Cohen-Macaulay subscheme in Pn of codimension two in terms of the Hilbert function. Secondly, we givean explicit description of the singular locus of the blow up of an arbitrary local ring at a complete intersection ideal. This description is used to refine standardlinking theorem. These results are tied together by the construction of sharp examples for the bound, which uses the linking theorems.

Characterization of the unfolding of a weak focus and modulus of analytic classification

La thèse présente une description géométrique d’un germe de famille générique déployant un champ de vecteurs réel analytique avec un foyer faible à l’origine et son complexifié : le feuilletage holomorphe singulier associé. On montre que deux germes de telles familles sont orbitalement analytiquement équivalents si et seulement si les germes de familles de difféomorphismes déployant la complexification de leurs fonctions de retour de Poincaré sont conjuguées par une conjugaison analytique réelle. Le “caractère réel” de la famille correspond à sa Z2-équivariance dans R^4, et cela s’exprime comme l’invariance du plan réel sous le flot du système laquelle, à son tour, entraîne que l’expansion asymptotique de la fonction de Poincaré est réelle quand le paramètre est réel. Le pullback du plan réel après éclatement par la projection monoidal standard intersecte le feuilletage en une bande de Möbius réelle. La technique d’éclatement des singularités permet aussi de donner une réponse à la question de la “réalisation” d’un germe de famille déployant un germe de difféomorphisme avec un point fixe de multiplicateur égal à −1 et de codimension un comme application de semi-monodromie d’une famille générique déployant un foyer faible d’ordre un. Afin d’étudier l’espace des orbites de l’application de Poincaré, nous utilisons le point de vue de Glutsyuk, puisque la dynamique est linéarisable auprès des points singuliers : pour les valeurs réels du paramètre, notre démarche, classique, utilise une méthode géométrique, soit un changement de coordonée (coordonée “déroulante”) dans lequel la dynamique devient beaucoup plus simple. Mais le prix à payer est que la géométrie locale du plan complexe ambiante devient une surface de Riemann, sur laquelle deux notions de translation sont définies. Après avoir pris le quotient par le relèvement de la dynamique nous obtenons l’espace des orbites, ce qui s’avère être l’union de trois tores complexes plus les points singuliers (l’espace résultant est non-Hausdorff). Les translations, le caractère réel de l’application de Poincaré et le fait que cette application est un carré relient les différentes composantes du “module de Glutsyuk”. Cette propriété implique donc le fait qu’une seule composante de l’invariant Glutsyuk est indépendante.

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).

L'éclatement en géométrie algébrique, différentielle et symplectique

L'éclatement est une transformation jouant un rôle important en géométrie, car il permet de résoudre des singularités, de relier des variétés birationnellement équivalentes, et de construire des variétés possédant des propriétés inédites. Ce mémoire présente d'abord l'éclatement tel que développé en géométrie algébrique classique. Nous l'étudierons pour le cas des variétés affines et (quasi-)projectives, en un point, et le long d'un idéal et d'une sous-variété. Nous poursuivrons en étudiant l'extension de cette construction à la catégorie différentiable, sur les corps réels et complexes, en un point et le long d'une sous-variété. Nous conclurons cette section en explorant un exemple de résolution de singularité. Ensuite nous passerons à la catégorie symplectique, où nous ferons la même chose que pour le cas différentiable complexe, en portant une attention particulière à la forme symplectique définie sur la variété. Nous terminerons en étudiant un théorème dû à François Lalonde, où l'éclatement joue un rôle clé dans la démonstration. Ce théorème affirme que toute 4-variété fibrée par des 2-sphères sur une surface de Riemann, et différente du produit cartésien de deux 2-sphères, peut être équipée d'une 2-forme qui lui confère une structure symplectique réglée par des courbes holomorphes par rapport à sa structure presque complexe, et telle que l'aire symplectique de la base est inférieure à la capacité de la variété. La preuve repose sur l'utilisation de l'éclatement symplectique. En effet, en éclatant symplectiquement une boule contenue dans la 4-variété, il est possible d'obtenir une fibration contenant deux sphères d'auto-intersection -1 distinctes: la pré-image du point où est fait l'éclatement complexe usuel, et la transformation propre de la fibre. Ces dernières sont dites exceptionnelles, et donc il est possible de procéder à l'inverse de l'éclatement - la contraction - sur chacune d'elles. En l'accomplissant sur la deuxième, nous obtenons une variété minimale, et en combinant les informations sur les aires symplectiques de ses classes d'homologies et de celles de la variété originale nous obtenons le résultat.

Unification of the probe and singular sources methods for the inverse boundary value problem by the no-response test

In this article, we use the no-response test idea, introduced in Luke and Potthast (2003) and Potthast (Preprint) and the inverse obstacle problem, to identify the interface of the discontinuity of the coefficient gamma of the equation del (.) gamma(x)del + c(x) with piecewise regular gamma and bounded function c(x). We use infinitely many Cauchy data as measurement and give a reconstructive method to localize the interface. We will base this multiwave version of the no-response test on two different proofs. The first one contains a pointwise estimate as used by the singular sources method. The second one is built on an energy (or an integral) estimate which is the basis of the probe method. As a conclusion of this, the probe and the singular sources methods are equivalent regarding their convergence and the no-response test can be seen as a unified framework for these methods. As a further contribution, we provide a formula to reconstruct the values of the jump of gamma(x), x is an element of partial derivative D at the boundary. A second consequence of this formula is that the blow-up rate of the indicator functions of the probe and singular sources methods at the interface is given by the order of the singularity of the fundamental solution.

Sparse partition universal graphs for graphs of bounded degree

In 1983, Chvatal, Trotter and the two senior authors proved that for any Delta there exists a constant B such that, for any n, any 2-colouring of the edges of the complete graph K(N) with N >= Bn vertices yields a monochromatic copy of any graph H that has n vertices and maximum degree Delta. We prove that the complete graph may be replaced by a sparser graph G that has N vertices and O(N(2-1/Delta)log(1/Delta)N) edges, with N = [B`n] for some constant B` that depends only on Delta. Consequently, the so-called size-Ramsey number of any H with n vertices and maximum degree Delta is O(n(2-1/Delta)log(1/Delta)n) Our approach is based on random graphs; in fact, we show that the classical Erdos-Renyi random graph with the numerical parameters above satisfies a stronger partition property with high probability, namely, that any 2-colouring of its edges contains a monochromatic universal graph for the class of graphs on n vertices and maximum degree Delta. The main tool in our proof is the regularity method, adapted to a suitable sparse setting. The novel ingredient developed here is an embedding strategy that allows one to embed bounded degree graphs of linear order in certain pseudorandom graphs. Crucial to our proof is the fact that regularity is typically inherited at a scale that is much finer than the scale at which it is assumed. (C) 2011 Elsevier Inc. All rights reserved.

Desingularization of singular Riemannian foliation

Let F be a singular Riemannian foliation on a compact Riemannian manifold M. By successive blow-ups along the strata of F we construct a regular Riemannian foliation (F) over cap on a compact Riemannian manifold (M) over cap and a desingularization map (rho) over cap : (M) over cap -> M that projects leaves of (F) over cap into leaves of F. This result generalizes a previous result due to Molino for the particular case of a singular Riemannian foliation whose leaves were the closure of leaves of a regular Riemannian foliation. We also prove that, if the leaves of F are compact, then, for each small epsilon > 0, we can find (M) over cap and (F) over cap so that the desingularization map induces an epsilon-isometry between M/F and (M) over cap/(F) over cap. This implies in particular that the space of leaves M/F is a Gromov-Hausdorff limit of a sequence of Riemannian orbifolds {((M) over cap (n)/(F) over cap (n))}.

Stability of periodic travelling shallow-water waves determined by Newton`s equation

We study the existence and stability of periodic travelling-wave solutions for generalized Benjamin-Bona-Mahony and Camassa-Holm equations. To prove orbital stability, we use the abstract results of Grillakis-Shatah-Strauss and the Floquet theory for periodic eigenvalue problems.

Generic Bifurcations of Planar Filippov Systems via Geometric Singular Perturbations

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Sliding Vector Fields via Slow-Fast Systems

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Study of Singularities in Nonsmooth Dynamical Systems via Singular Perturbation

In this article we describe some qualitative and geometric aspects of nonsmooth dynamical systems theory around typical singularities. We also establish an interaction between nonsmooth systems and geometric singular perturbation theory. Such systems are represented by discontinuous vector fields on R(l), l >= 2, where their discontinuity set is a codimension one algebraic variety. By means of a regularization process proceeded by a blow-up technique we are able to bring about some results that bridge the space between discontinuous systems and singularly perturbed smooth systems. We also present an analysis of a subclass of discontinuous vector fields that present transient behavior in the 2-dimensional case, and we dedicate a section to providing sufficient conditions in order for our systems to have local asymptotic stability.

Um estudo global de campos de vetores planares

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)