Le Square Viger de Montréal

Travail réalisé dans le cadre du cours APA 6015 "Patrimoine et paysages", dirigé par Nicole Valois.

Géométrie nodale et valeurs propres de l’opérateur de Laplace et du p-laplacien

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.

Étude des liens corrélationnels entre la collaboration école-famille, l’implication parentale, les styles éducatifs des parents et la réussite scolaire des élèves du primaire au Burkina Faso

Cette recherche quantitative, de type descriptif corrélationnel, a pour objectifs, d’une part, d’identifier les différents types de collaboration école-famille, les types d’implication parentale et les styles éducatifs des parents et, d’autre part, de déterminer leurs liens avec la réussite scolaire des élèves du primaire au Burkina Faso, notamment ceux en classe de Cours Moyen deuxième année (CM2) selon leur genre et zone de résidence. Afin d’atteindre ces objectifs, nous avons adopté une approche écosystémique qui a permis d’aborder à la fois les relations entre les parents et les enfants (microsystème) et celles avec l’école (mésosystème). Ceci, dans le but de mieux cerner les dynamiques relationnelles qui se déroulent entre ces différents milieux de vie de l’enfant et de déterminer leur influence sur ses résultats scolaires. À cet effet, des questionnaires évaluant la perception des participants sur les dimensions de la recherche, à savoir la collaboration école-famille, l’implication parentale et les styles éducatifs des parents, ont été passés à 615 parents d’élèves de CM2 provenant de six régions administratives du Burkina Faso, dont deux fortement urbanisées (régions du Centre et des Hauts-Bassins) et quatre principalement rurales (régions du Sahel, de l’Est, du Plateau Central et du Centre Est). Une douzaine d’écoles publiques réparties entre ces régions ont été retenues dans le cadre de la présente recherche. Les données ainsi recueillies ont été analysées avec un logiciel de traitement statistique (Statistical Package for the Social Sciences : SPSS) qui a permis de faire à la fois des analyses descriptives et orrélationnelles (test du khi-deux). Les résultats descriptifs révèlent la présence de différents types de collaboration école-famille (information, consultation, coordination et concertation), d’implication parentale (rôles, communications, bénévolat, soutien aux apprentissages à domicile, prises de décisions et collaboration avec la communauté) et de styles éducatifs (démocratique, autoritaire, permissif et négligent). Ensuite, les résultats corrélationnels montrent que les relations école-famille ne permettent la réussite scolaire des élèves que si les parents entretiennent des relations régulières et réciproques d’information, de consultation, de coordination et de concertation avec les maîtres de leurs enfants autour de sujets relatifs au rendement scolaire, au comportement, aux activités culturelles, etc. S’agissant de l’implication parentale, il ressort que celle-ci ne favorise la réussite scolaire que si les parents s’impliquent de façon continue ou permanente dans les rôles (achats de fournitures scolaires, d’habits, etc.), les communications avec l’école (au sujet du rendement scolaire, du comportement, etc.), les activités de bénévolat (nettoyage, apport d’agrégats, etc.), les apprentissages à domicile (devoirs, leçons, etc.) et les prises de décisions (association des parents, conseil d’établissement, etc.). Pour ce qui concerne la collaboration avec la communauté à travers l’usage des ressources communautaires (centres de lecture, bibliothèques,etc.), même une faible implication à ce niveau favorise la réussite scolaire. Enfin, en ce qui a trait aux styles éducatifs des parents, les résultats indiquent que les styles démocratiques et autoritaires sont ceux qui favorisent la réussite scolaire, mais avec une légère domination du style démocratique. En conclusion, nous constatons que la collaboration école-famille, l’implication parentale et le style éducatif démocratique favorisent tous la réussite scolaire à des niveaux différents. Mêmes faibles, des relations réciproques entre l’école et la famille sont susceptibles de favoriser la réussite scolaire des élèves du primaire dans le contexte burkinabé. Par contre, pour l’implication parentale, il faut généralement des engagements continus des parents. Le style démocratique se présente comme celui qui favorise le plus la réussite scolaire. Mais les zones de résidence (rurales) ont plus d’influence sur toutes ces variables que le genre. D’où l’importance de favoriser ou de promouvoir de véritables collaborations entre l’école et la famille en vue de permettre une plus grande réussite des élèves, surtout en zones rurales. Les actions de plaidoyer ou de lobbying devraient ainsi aller dans ce sens; elles peuvent être menées à la fois par les parents à travers leurs structures associatives, les institutions ou organismes oeuvrant dans le domaine de l’éducation, et par la communauté des chercheurs.

Inférence robuste à la présence des valeurs aberrantes dans les enquêtes

Cette thèse comporte trois articles dont un est publié et deux en préparation. Le sujet central de la thèse porte sur le traitement des valeurs aberrantes représentatives dans deux aspects importants des enquêtes que sont : l’estimation des petits domaines et l’imputation en présence de non-réponse partielle. En ce qui concerne les petits domaines, les estimateurs robustes dans le cadre des modèles au niveau des unités ont été étudiés. Sinha & Rao (2009) proposent une version robuste du meilleur prédicteur linéaire sans biais empirique pour la moyenne des petits domaines. Leur estimateur robuste est de type «plugin», et à la lumière des travaux de Chambers (1986), cet estimateur peut être biaisé dans certaines situations. Chambers et al. (2014) proposent un estimateur corrigé du biais. En outre, un estimateur de l’erreur quadratique moyenne a été associé à ces estimateurs ponctuels. Sinha & Rao (2009) proposent une procédure bootstrap paramétrique pour estimer l’erreur quadratique moyenne. Des méthodes analytiques sont proposées dans Chambers et al. (2014). Cependant, leur validité théorique n’a pas été établie et leurs performances empiriques ne sont pas pleinement satisfaisantes. Ici, nous examinons deux nouvelles approches pour obtenir une version robuste du meilleur prédicteur linéaire sans biais empirique : la première est fondée sur les travaux de Chambers (1986), et la deuxième est basée sur le concept de biais conditionnel comme mesure de l’influence d’une unité de la population. Ces deux classes d’estimateurs robustes des petits domaines incluent également un terme de correction pour le biais. Cependant, ils utilisent tous les deux l’information disponible dans tous les domaines contrairement à celui de Chambers et al. (2014) qui utilise uniquement l’information disponible dans le domaine d’intérêt. Dans certaines situations, un biais non négligeable est possible pour l’estimateur de Sinha & Rao (2009), alors que les estimateurs proposés exhibent un faible biais pour un choix approprié de la fonction d’influence et de la constante de robustesse. Les simulations Monte Carlo sont effectuées, et les comparaisons sont faites entre les estimateurs proposés et ceux de Sinha & Rao (2009) et de Chambers et al. (2014). Les résultats montrent que les estimateurs de Sinha & Rao (2009) et de Chambers et al. (2014) peuvent avoir un biais important, alors que les estimateurs proposés ont une meilleure performance en termes de biais et d’erreur quadratique moyenne. En outre, nous proposons une nouvelle procédure bootstrap pour l’estimation de l’erreur quadratique moyenne des estimateurs robustes des petits domaines. Contrairement aux procédures existantes, nous montrons formellement la validité asymptotique de la méthode bootstrap proposée. Par ailleurs, la méthode proposée est semi-paramétrique, c’est-à-dire, elle n’est pas assujettie à une hypothèse sur les distributions des erreurs ou des effets aléatoires. Ainsi, elle est particulièrement attrayante et plus largement applicable. Nous examinons les performances de notre procédure bootstrap avec les simulations Monte Carlo. Les résultats montrent que notre procédure performe bien et surtout performe mieux que tous les compétiteurs étudiés. Une application de la méthode proposée est illustrée en analysant les données réelles contenant des valeurs aberrantes de Battese, Harter & Fuller (1988). S’agissant de l’imputation en présence de non-réponse partielle, certaines formes d’imputation simple ont été étudiées. L’imputation par la régression déterministe entre les classes, qui inclut l’imputation par le ratio et l’imputation par la moyenne sont souvent utilisées dans les enquêtes. Ces méthodes d’imputation peuvent conduire à des estimateurs imputés biaisés si le modèle d’imputation ou le modèle de non-réponse n’est pas correctement spécifié. Des estimateurs doublement robustes ont été développés dans les années récentes. Ces estimateurs sont sans biais si l’un au moins des modèles d’imputation ou de non-réponse est bien spécifié. Cependant, en présence des valeurs aberrantes, les estimateurs imputés doublement robustes peuvent être très instables. En utilisant le concept de biais conditionnel, nous proposons une version robuste aux valeurs aberrantes de l’estimateur doublement robuste. Les résultats des études par simulations montrent que l’estimateur proposé performe bien pour un choix approprié de la constante de robustesse.

Impacts fonctionnels du traumatisme craniocérébral léger sur la vision et l'équilibre postural chez l'adulte

Le traumatisme craniocérébral léger (TCCL) a des effets complexes sur plusieurs fonctions cérébrales, dont l’évaluation et le suivi peuvent être difficiles. Les problèmes visuels et les troubles de l’équilibre font partie des plaintes fréquemment rencontrées après un TCCL. En outre, ces problèmes peuvent continuer à affecter les personnes ayant eu un TCCL longtemps après la phase aiguë du traumatisme. Cependant, les évaluations cliniques conventionnelles de la vision et de l’équilibre ne permettent pas, la plupart du temps, d’objectiver ces symptômes, surtout lorsqu’ils s’installent durablement. De plus, il n’existe pas, à notre connaissance, d’étude longitudinale ayant étudié les déficits visuels perceptifs, en tant que tels, ni les troubles de l’équilibre secondaires à un TCCL, chez l’adulte. L’objectif de ce projet était donc de déterminer la nature et la durée des effets d’un tel traumatisme sur la perception visuelle et sur la stabilité posturale, en évaluant des adultes TCCL et contrôles sur une période d’un an. Les mêmes sujets, exactement, ont participé aux deux expériences, qui ont été menées les mêmes jours pour chacun des sujets. L’impact du TCCL sur la perception visuelle de réseaux sinusoïdaux définis par des attributs de premier et de second ordre a d’abord été étudié. Quinze adultes diagnostiqués TCCL ont été évalués 15 jours, 3 mois et 12 mois après leur traumatisme. Quinze adultes contrôles appariés ont été évalués à des périodes identiques. Des temps de réaction (TR) de détection de clignotement et de discrimination de direction de mouvement ont été mesurés. Les niveaux de contraste des stimuli de premier et de second ordre ont été ajustés pour qu’ils aient une visibilité comparable, et les moyennes, médianes, écarts-types (ET) et écarts interquartiles (EIQ) des TR correspondant aux bonnes réponses ont été calculés. Le niveau de symptômes a également été évalué pour le comparer aux données de TR. De façon générale, les TR des TCCL étaient plus longs et plus variables (plus grands ET et EIQ) que ceux des contrôles. De plus, les TR des TCCL étaient plus courts pour les stimuli de premier ordre que pour ceux de second ordre, et plus variables pour les stimuli de premier ordre que pour ceux de second ordre, dans la condition de discrimination de mouvement. Ces observations se sont répétées au cours des trois sessions. Le niveau de symptômes des TCCL était supérieur à celui des participants contrôles, et malgré une amélioration, cet écart est resté significatif sur la période d’un an qui a suivi le traumatisme. La seconde expérience, elle, était destinée à évaluer l’impact du TCCL sur le contrôle postural. Pour cela, nous avons mesuré l’amplitude d’oscillation posturale dans l’axe antéropostérieur et l’instabilité posturale (au moyen de la vitesse quadratique moyenne (VQM) des oscillations posturales) en position debout, les pieds joints, sur une surface ferme, dans cinq conditions différentes : les yeux fermés, et dans un tunnel virtuel tridimensionnel soit statique, soit oscillant de façon sinusoïdale dans la direction antéropostérieure à trois vitesses différentes. Des mesures d’équilibre dérivées de tests cliniques, le Bruininks-Oseretsky Test of Motor Proficiency 2nd edition (BOT-2) et le Balance Error Scoring System (BESS) ont également été utilisées. Les participants diagnostiqués TCCL présentaient une plus grande instabilité posturale (une plus grande VQM des oscillations posturales) que les participants contrôles 2 semaines et 3 mois après le traumatisme, toutes conditions confondues. Ces troubles de l’équilibre secondaires au TCCL n’étaient plus présents un an après le traumatisme. Ces résultats suggèrent également que les déficits affectant les processus d’intégration visuelle mis en évidence dans la première expérience ont pu contribuer aux troubles de l’équilibre secondaires au TCCL. L’amplitude d’oscillation posturale dans l’axe antéropostérieur de même que les mesures dérivées des tests cliniques d’évaluation de l’équilibre (BOT-2 et BESS) ne se sont pas révélées être des mesures sensibles pour quantifier le déficit postural chez les sujets TCCL. L’association des mesures de TR à la perception des propriétés spécifiques des stimuli s’est révélée être à la fois une méthode de mesure particulièrement sensible aux anomalies visuomotrices secondaires à un TCCL, et un outil précis d’investigation des mécanismes sous-jacents à ces anomalies qui surviennent lorsque le cerveau est exposé à un traumatisme léger. De la même façon, les mesures d’instabilité posturale se sont révélées suffisamment sensibles pour permettre de mesurer les troubles de l’équilibre secondaires à un TCCL. Ainsi, le développement de tests de dépistage basés sur ces résultats et destinés à l’évaluation du TCCL dès ses premières étapes apparaît particulièrement intéressant. Il semble également primordial d’examiner les relations entre de tels déficits et la réalisation d’activités de la vie quotidienne, telles que les activités scolaires, professionnelles ou sportives, pour déterminer les impacts fonctionnels que peuvent avoir ces troubles des fonctions visuomotrice et du contrôle de l’équilibre.

Single-feed dual-frequency dual-polarized slotted square microstrip antenna

A novel dual frequency dual-polarized square microstrip patch antenna embedded with a slot is presented. The proposed antenna offers tunability of the frequency ratio between the two frequencies by adjusting the slot dimensions. This configuration also provides a size reduction up to -51 and 35% for the two modes as compared to a square micro strip patch antenna

Analysis of Terahertz Detection with A 2D Hot-Electron Quantum Well Detector

The operation of a previously proposed terahertz (THZ) detector is formulated in detail. The detector is based on the hot-electron effect of the 2D electron gas (2DEG) in the quantum well (QW) of a GaAs/AIGaAs heterostructure. The interaction between the THz radiation and the 2DEG, the current enhancement due to hot -electron effect, and the noise performance of the detector are analyzed

Macrocyclic molecular square complex of zinc(II) self-assembled with a carbohydrazone ligand

A novel N4O coordination mode offers carbohydrazone ligands as a building block for interesting frameworks through self-assembly. Bridging mode of oxygen of bis(2-benzoylpyridine ketone) carbohydrazone (H2L) with metal centers facilitates the formation of the macrocyclic molecular square [Zn(HL)]4(BF4)4 · 10H2O, offers wide range of applications for carbohydrazones.

Nonlinear Dynamics of Multiple Quantum Well Lasers: Chaos and Multistability

This thesis presents analytical and numerical results from studies based on the multiple quantum well laser rate equation model. We address the problem of controlling chaos produced by direct modulation of laser diodes. We consider the delay feedback control methods for this purpose and study their performance using numerical simulation. Besides the control of chaos, control of other nonlinear effects such as quasiperiodicity and bistability using delay feedback methods are also investigated.A number of secure communication schemes based on synchronization of chaos semiconductor lasers have been successfully demonstrated theoretically and experimentally. The current investigations in these field include the study of practical issues on the implementations of such encryption schemes. We theoretically study the issues such as channel delay, phase mismatch and frequency detuning on the synchronization of chaos in directly modulated laser diodes. It would be helpful for designing and implementing chaotic encryption schemes using synchronization of chaos in modulated semiconductor lasers.

INVESTIGATIONS ON SLOT-LOADED SQUARE MICROSTRIP PATCH ANTENNAS FOR COMPACT DUAL FREQUENCY DUAL POLARIZED OPERATIONS

The thesis is the outcome of the experimental and theoretical investigations carried out on a novel slotted microstrip antenna.The antenna excites two resonance frequencies and provides orthogonal polarization. The radiation characteristics of the antenna are studied in detail. The antenna design is optimized using IE3D electromagnetic simulation tool. The frequency-Difference Time-Domain (FDTD) method is employed for the analysis of the antenna.The antenna can be used for personal and satellite communication applications.

Photoacoustic investigation of doped InP using open cell configuration

An open cell photoacoustic (PA) configuration has been employed to evaluate the thermal diffusivity of intrinsic InP as well as InP doped with tin and iron. Thermal diffusivity data have been evaluated from variation of phase of PA signal as a function of modulation frequency. In doped samples, we observe a reduced value for thermal diffusivity in comparison with intrinsic InP. We also observed that, while the phase of the PA signal varies linearly with the square root of chopping frequency for doped samples, the intrinsic material does not exhibit such behaviour in the experimental frequency range. These results have been interpreted in terms of the heat generation and phonon assisted heat diffusion mechanisms in semiconductors.

Use of mirage effect for the detection of phase transitions in solids

The phenomenon of mirage effect suffered by a He-Ne laser beam has been utilized to detect phase transitions in solids. It has been observed that anomalous fluctuations of large amplitude occur in the signal level near the transition temperature. The mean square value of the fluctuation is found to exhibit a well-defined peak at this point. Results of measurements made in the case of crystals of TGS ((NH2CH2COOH)3.H2SO4) and a ceramic sample (BaTiO3) are given to illustrate this technique.

Scattering Behaviour of fractal based metallo-dielectric structures

The scattering behaviour of fractal based metallodielectric structures loaded over metallic targets of different shapes such as flat plate, cylinder and dihedral corner reflector are investigated for both TE and TM polarizations of the incident wave. Out of the various fractal structures studied,square Sierpinski carpet structure is found to give backscattering reduction for an appreciable range of frequencies. The frequency of minimum backscattering depends on the geometry of the structure as well as on the thickness of the substrate. This structure when loaded over a dihedral corner reflector is showing an enhancement in RCS for corner angles other than 90◦.

Compact dual-polarised square microstrip antenna with triangular slots for wireless communication

Design of a dual linearly-polarised microstrip patch antenna, excited by two orthogonal microstrip feed lines, is presented. A reduction in patch size of 35% is obtained when compared to a square patch operating at the same frequency. The polarisations are oriented at +45 and - 45 with an isolation of more than 36 dB between the ports. Unlike earlier designs, the proposed structure provides better gain.

Strip-loaded hollow dielectric H-plane sectoral horn antennas for square radiation pattern

The radiation characteristics of a new type of hollow dielectric H-plane sectoral horn antenna are presented. Metallic strips of optimum length are loaded on the H-walls of the sectoral horns. The effects of strip loading for producing square patterns in the H plane are discussed.