Représentation et identification des hypersurfaces

L’objectif à moyen terme de ce travail est d’explorer quelques formulations des problèmes d’identification de forme et de reconnaissance de surface à partir de mesures ponctuelles. Ces problèmes ont plusieurs applications importantes dans les domaines de l’imagerie médicale, de la biométrie, de la sécurité des accès automatiques et dans l’identification de structures cohérentes lagrangiennes en mécanique des fluides. Par exemple, le problème d’identification des différentes caractéristiques de la main droite ou du visage d’une population à l’autre ou le suivi d’une chirurgie à partir des données générées par un numériseur. L’objectif de ce mémoire est de préparer le terrain en passant en revue les différents outils mathématiques disponibles pour appréhender la géométrie comme variable d’optimisation ou d’identification. Pour l’identification des surfaces, on explore l’utilisation de fonctions distance ou distance orientée, et d’ensembles de niveau comme chez S. Osher et R. Fedkiw ; pour la comparaison de surfaces, on présente les constructions des métriques de Courant par A. M. Micheletti en 1972 et le point de vue de R. Azencott et A. Trouvé en 1995 qui consistent à générer des déformations d’une surface de référence via une famille de difféomorphismes. L’accent est mis sur les fondations mathématiques sous-jacentes que l’on a essayé de clarifier lorsque nécessaire, et, le cas échéant, sur l’exploration d’autres avenues.

Inférence topologique

Les données provenant de l'échantillonnage fin d'un processus continu (champ aléatoire) peuvent être représentées sous forme d'images. Un test statistique permettant de détecter une différence entre deux images peut être vu comme un ensemble de tests où chaque pixel est comparé au pixel correspondant de l'autre image. On utilise alors une méthode de contrôle de l'erreur de type I au niveau de l'ensemble de tests, comme la correction de Bonferroni ou le contrôle du taux de faux-positifs (FDR). Des méthodes d'analyse de données ont été développées en imagerie médicale, principalement par Keith Worsley, utilisant la géométrie des champs aléatoires afin de construire un test statistique global sur une image entière. Il s'agit d'utiliser l'espérance de la caractéristique d'Euler de l'ensemble d'excursion du champ aléatoire sous-jacent à l'échantillon au-delà d'un seuil donné, pour déterminer la probabilité que le champ aléatoire dépasse ce même seuil sous l'hypothèse nulle (inférence topologique). Nous exposons quelques notions portant sur les champs aléatoires, en particulier l'isotropie (la fonction de covariance entre deux points du champ dépend seulement de la distance qui les sépare). Nous discutons de deux méthodes pour l'analyse des champs anisotropes. La première consiste à déformer le champ puis à utiliser les volumes intrinsèques et les compacités de la caractéristique d'Euler. La seconde utilise plutôt les courbures de Lipschitz-Killing. Nous faisons ensuite une étude de niveau et de puissance de l'inférence topologique en comparaison avec la correction de Bonferroni. Finalement, nous utilisons l'inférence topologique pour décrire l'évolution du changement climatique sur le territoire du Québec entre 1991 et 2100, en utilisant des données de température simulées et publiées par l'Équipe Simulations climatiques d'Ouranos selon le modèle régional canadien du climat.

Propriétés géométriques des surfaces associées aux solutions des modèles sigma grassmanniens en deux dimensions

Dans cette thèse, nous analysons les propriétés géométriques des surfaces obtenues des solutions classiques des modèles sigma bosoniques et supersymétriques en deux dimensions ayant pour espace cible des variétés grassmanniennes G(m,n). Plus particulièrement, nous considérons la métrique, les formes fondamentales et la courbure gaussienne induites par ces surfaces naturellement plongées dans l'algèbre de Lie su(n). Le premier chapitre présente des outils préliminaires pour comprendre les éléments des chapitres suivants. Nous y présentons les théories de jauge non-abéliennes et les modèles sigma grassmanniens bosoniques ainsi que supersymétriques. Nous nous intéressons aussi à la construction de surfaces dans l'algèbre de Lie su(n) à partir des solutions des modèles sigma bosoniques. Les trois prochains chapitres, formant cette thèse, présentent les contraintes devant être imposées sur les solutions de ces modèles afin d'obtenir des surfaces à courbure gaussienne constante. Ces contraintes permettent d'obtenir une classification des solutions en fonction des valeurs possibles de la courbure. Les chapitres 2 et 3 de cette thèse présentent une analyse de ces surfaces et de leurs solutions classiques pour les modèles sigma grassmanniens bosoniques. Le quatrième consiste en une analyse analogue pour une extension supersymétrique N=2 des modèles sigma bosoniques G(1,n)=CP^(n-1) incluant quelques résultats sur les modèles grassmanniens. Dans le deuxième chapitre, nous étudions les propriétés géométriques des surfaces associées aux solutions holomorphes des modèles sigma grassmanniens bosoniques. Nous donnons une classification complète de ces solutions à courbure gaussienne constante pour les modèles G(2,n) pour n=3,4,5. De plus, nous établissons deux conjectures sur les valeurs constantes possibles de la courbure gaussienne pour G(m,n). Nous donnons aussi des éléments de preuve de ces conjectures en nous appuyant sur les immersions et les coordonnées de Plücker ainsi que la séquence de Veronese. Ces résultats sont publiés dans la revue Journal of Geometry and Physics. Le troisième chapitre présente une analyse des surfaces à courbure gaussienne constante associées aux solutions non-holomorphes des modèles sigma grassmanniens bosoniques. Ce travail généralise les résultats du premier article et donne un algorithme systématique pour l'obtention de telles surfaces issues des solutions connues des modèles. Ces résultats sont publiés dans la revue Journal of Geometry and Physics. Dans le dernier chapitre, nous considérons une extension supersymétrique N=2 du modèle sigma bosonique ayant pour espace cible G(1,n)=CP^(n-1). Ce chapitre décrit la géométrie des surfaces obtenues des solutions du modèle et démontre, dans le cas holomorphe, qu'elles ont une courbure gaussienne constante si et seulement si la solution holomorphe consiste en une généralisation de la séquence de Veronese. De plus, en utilisant une version invariante de jauge du modèle en termes de projecteurs orthogonaux, nous obtenons des solutions non-holomorphes et étudions la géométrie des surfaces associées à ces nouvelles solutions. Ces résultats sont soumis dans la revue Communications in Mathematical Physics.

Studying the cytomechanic aspects of pollen tube growth behavior using Lab-On-Chip technology

L'élongation cellulaire de cellules cultivant bout comme hyphae fongueux, inculquez hairs, des tubes de pollen et des neurones, est limité au bout de la cellule, qui permet à ces cellules d'envahir l'encerclement substrate et atteindre une cible. Les cellules cultivant bout d'équipement sont entourées par le mur polysaccharide rigide qui régule la croissance et l'élongation de ces cellules, un mécanisme qui est radicalement différent des cellules non-walled. La compréhension du règlement du mur de cellule les propriétés mécaniques dans le contrôle de la croissance et du fonctionnement cellulaire du tube de pollen, une cellule rapidement grandissante d'équipement, est le but de ce projet. Le tube de pollen porte des spermatozoïdes du grain de pollen à l'ovule pour la fertilisation et sur sa voie du stigmate vers l'ovaire le tube de pollen envahit physiquement le stylar le tissu émettant de la fleur. Pour atteindre sa cible il doit aussi changer sa direction de croissance les temps multiples. Pour évaluer la conduite de tubes de pollen grandissants, un dans le système expérimental vitro basé sur la technologie de laboratoire-sur-fragment (LOC) et MEMS (les systèmes micro-électromécaniques) ont été conçus. En utilisant ces artifices nous avons mesuré une variété de propriétés physiques caractérisant le tube de pollen de Camélia, comme la croissance la croissance accélérée, envahissante et dilatant la force. Dans une des organisations expérimentales les tubes ont été exposés aux ouvertures en forme de fente faites de l'élastique PDMS (polydimethylsiloxane) la matière nous permettant de mesurer la force qu'un tube de pollen exerce pour dilater la croissance substrate. Cette capacité d'invasion est essentielle pour les tubes de pollen de leur permettre d'entrer dans les espaces intercellulaires étroits dans les tissus pistillar. Dans d'autres essais nous avons utilisé l'organisation microfluidic pour évaluer si les tubes de pollen peuvent s'allonger dans l'air et s'ils ont une mémoire directionnelle. Une des applications auxquelles le laboratoire s'intéresse est l'enquête de processus intracellulaires comme le mouvement d'organelles fluorescemment étiqueté ou les macromolécules pendant que les tubes de pollen grandissent dans les artifices LOC. Pour prouver que les artifices sont compatibles avec la microscopie optique à haute résolution et la microscopie de fluorescence, j'ai utilisé le colorant de styryl FM1-43 pour étiqueter le système endomembrane de tubes de pollen de cognassier du Japon de Camélia. L'observation du cône de vésicule, une agrégation d'endocytic et les vésicules exocytic dans le cytoplasme apical du bout de tube de pollen, n'a pas posé de problèmes des tubes de pollen trouvés dans le LOC. Pourtant, le colorant particulier en question a adhéré au sidewalls du LOC microfluidic le réseau, en faisant l'observation de tubes de pollen près du difficile sidewalls à cause du signal extrêmement fluorescent du mur. Cette propriété du colorant pourrait être utile de refléter la géométrie de réseau en faisant marcher dans le mode de fluorescence.

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.

Topogenèse et sécurité en escalade. Illustration d’un cas particulier

Le cas que nous exposons ici est extrait d’un travail de recherche plus vaste ayant pour objet une analyse comparative de plusieurs institutions1 où vivent et se transmettent des savoirs sécuritaires propres à l’escalade. Notre étude met en face à face des institutions clairement identifiées comme didactiques - c’est le cas de l’école au sens large de l’acception - c’est-à-dire des institutions où l’intention de transmettre y est toujours mise en avant, mais aussi d’autres institutions «à la limite» du didactique telles les organismes de loisirs sportifs, ainsi que des institutions a priori non didactiques comme une famille ou un groupe d’amis, où le mode de transmission des savoirs relève majoritairement d’un système d’apprentissage par frayage (Delbos & Jorion, 1990), (Hutchins, 1995). Le sujet est abordé sous l’angle didactique de la gestion des risques (Mangeant, 2008). La recherche repose en partie sur la théorie des situations didactiques (Brousseau, 1998) et notamment la notion de contrat entendu comme une convention implicite, mais aussi pour nous dans notre sujet, comme accord explicite sur les règles de fonctionnement. Elle s’appuie également sur le modèle de l’action enseignante et le triplet des genèses (Sensevy, Mercier & Schubauer- Leoni, 2000) et plus précisément sur le principe de l’action conjointe du professeur et des élèves (Sensevy & Mercier, 2007). Le travail s’attache à démontrer que des phénomènes de contrat, peuvent être à l’origine de failles dans la sécurité, et potentiellement pourvoyeurs de futurs accidents. Ainsi, au-delà du manque de vigilance communément invoqué, il y aurait donc des causes didactiques à l’occurrence des accidents, dont les explications sont parfois à rechercher à l’origine dans la formation des intervenants ou dans le mode de transmission des savoirs

Elaboração de atividades didáticas para o ensino de matemática a partir de livros antigos: o exemplo do leçons élémentaires de Lagrange

De nombreuses études sur l`utilisation pédagogique de l`histoire des mathématiques viennent a identifier les arguments qui sous-tiennent ces actions éducatives comme une façon d`aborder les mathématiques scolaires afin de mener les élèves à un apprentissage réflexif et significatif des mathématiques. Cherchant a vérifier, de manière pratique, comment ces relations entre histoire des mathématiques et l`enseignement des mathématiques peuvent se matérialiser sous la forme d`activités didactiques, nous avons effectué un sondage sur les oeuvres du mathématicien Joseph Louis Lagrange (1736-1813) et identifié le potentiel d`exploration éducatif, de l`oeuvre Leçons élémentaires sur les mathématiques données a l`École Normale en 1795, de cet mathématicien. L`objectif principal de notre étude était de faire des recherches sur le potentiel d`une oeuvre antique dédié à l`enseignement des mathématiques et de la considérer comme support conceptuel et didactique pour la création d`un modèle d`activités didactiques pour l`enseignement des mathématiques, dans la formation des enseignants de mathématiques et aussi en ce qui concerne l`apprentissage des mathématiques des élèves de l`école primaire. Nous avons fait une lecture, la traduction et l`ajout de notes et commentaires sur le travail et une recherche bibliographique sur la relation entre l`histoire des mathématiques et l`enseignement des mathématiques, de façon a comprendre les aspects conceptuels et didactiques pour l`élaboration d`um module activités didactiques pour l`enseignement des mathématiques basée sur certains chapitres du livre de Lagrange. À cette fin, l`oeuvre a été utilisé comme source primaire et a été étudié sous un fondement théorique appuyer sur les travaux des Institut de recherche sur l`enseignement des mathématiques IREM. Dans le module élaboré, les activités apportent les contenus dans une suite integrée à une logique de classe, à partir de la lecture directe des découpages du texte original, disposés entre les questions et les situations-problémes , historiquement mis en contexte avec la période et associés à des contenus spécifiques. Comme il s`agit d`une recherche basée sur l`exploitation de livres anciens, nous croyons que des modules d`activités basées sur des source primaires peuvent être utilisées comme un matériel pédagogique pour la formation des enseignants de mathématiques ainsi que pour les dernières années de l`école élémentaire, reformulées ou accrues d`autres questions telles l`intérêt de chaque enseignant qui l`utilise

A geometria na educação infantil: concepções e práticas de professores

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

O gênero seminário escolar como objeto de ensino: instrumentos didáticos nas formas do trabalho docente

Este estudo tem sua gênese em nossas indagações e insatisfações profissionais frente a um ensino tradicionalmente normativo de língua materna que, em confronto com os recentes estudos sobre a linguagem, tem contribuído para a cristalização de uma imagem mitificada e reduzida da docência. Partimos do pressuposto de que há mais à sombra do trabalho do professor do que tem sido visto pelos estudos que se limitam aos procedimentos da denúncia e da receita e chegamos à conclusão de que o diálogo entre a escola e a academia muito pode contribuir para o avanço da profissionalização e para a redução da proletarização do ensino na educação básica, em nosso país. Para constituir nossos dados, implementamos uma pesquisa de cunho colaborativo-etnográfico junto a uma turma de alunos de primeiro ano de ensino médio de uma escola pública da periferia de Belém. Gravamos, em áudio e vídeo uma seqüência de ensino sobre o gênero discursivo seminário escolar, cujas aulas, após gravadas, foram transcritas grafematicamente e resumidas pelo instrumento da sinopse. As transcrições e a sinopse são os dados em que analisaremos o trabalho docente e os instrumentos didáticos utilizados pelo professor para instituir o gênero seminário escolar em objeto de ensino e transformá-lo em objeto ensinado. Organizamos nosso estudo em cinco capítulos: no primeiro, aportamos, do campo da Didática, as vozes teóricas de: Chervel (1998), Chevallard (1991), Geraldi (2003), Soares (2002) e Tardif e Lessard (2005); no segundo capítulo, também de caráter teórico, buscamos fundamentar nossas concepções a respeito das relações entre linguagem e ensino a partir de Bakhtin (1997; 2003), Vigotski (2005) e Schneuwly, Dolz e colaboradores; no terceiro capítulo, convocamos André (1991; 1995) e Moita Lopes (1994; 1998; 2003), entre outros, para discutir conosco o procedimento etnográfico-colaborativo; no quarto capítulo, emprestamos os modos como Schneuwly (2000; 2001; 2004; 2005; 2006 etc) e seus colaboradores têm tomado os gêneros do discurso enquanto objetos de ensino e apresentamos o modelo didático, a seqüência didática e a sinopse da seqüência didática do gênero seminário escolar, nosso objeto de ensino/ensinado; no quinto capítulo, apresentamos nossa análise dos dados. Do confronto entre as vozes teóricas, advindas da academia, e as vozes da prática docente, advindas da sala de aula, resultou o estudo que ora se inicia.

A casa: estreitos laços entre literatura e arquitetura

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Lewis Carroll, a educação e o ensino de geometria na Inglaterra vitoriana

Research partly motivated by Lewis Carroll's Euclid and his modern rivals (1879) portuguese translation, this paper presents some hermeneutical remarks taken as necessary to understand the context in which such book was produced. The paper focuses particularly on education, in general, and on the teaching of mathematics and Geometry in victorian England.

A pesquisa de iniciação científica como espaço de formação inicial de professores e pesquisadores de Biologia

This paper discusses a study conducted the systematic monitoring of scientific initiation activities in a research group in Epistemology of Biology. The objective was to investigate the evolution of undergraduate ideas about epistemological, historical and didactic aspects from Biology during the development of research projects. Data collection occurred through the use of various instruments, such as written materials and interviews. The results suggest that involvement in research activities and the interaction in the group allowed to the participants the development of critical thinking, by means of collective reflection and individual significance of biological knowledge located in different contexts epistemological, historical and didactic.

Geometría analítica : para ciencias e ingenierías

Durante siglos, la geometría y el álgebra se fueron desarrollando como disciplinas matemáticas diferentes. El filósofo y matemático francés René Descartes, publicó en el año 1637 su tratado La Géométrie en el que introdujo un método para unir esas dos ramas de la matemática, llamado Geometría Analítica, basado en el uso de sistemas coordenados, por medio de los cuales, los procesos algebraicos se pueden aplicar al estudio de la geometría. La Geometría Analítica permite hallar y estudiar los lugares geométricos de forma sistemática y general. Provee de métodos para transformar los problemas geométricos en problemas algebraicos, resolverlos analíticamente e interpretar geométricamente los resultados. Geometría Analítica para Ciencias e Ingenierías, es un texto cuyo principal objetivo es acompañar el proceso de enseñanza y aprendizaje de un curso de Geometría analítica de nivel universitario de grado, promoviendo en el estudiante el desarrollo de habilidades de observación, comparación, análisis, síntesis e integración de conceptos tanto de la Geometría Analítica plana como de la espacial. Los contenidos que se estudian en este texto tienen gran variedad de aplicaciones en investigaciones matemáticas, en astronomía, física, química, biología, ingeniería, economía, entre otros. El texto se encuentra dividido en 5 capítulos, cada uno de los cuales cuenta con el desarrollo de contenidos teóricos, ejercicios y problemas de aplicación.

Œuvres de Descartes, publiées

t. 1. Eloge de René Descartes, par (A. L. Thomas. Discours de la méthode. Méditations métaphysiques. Objections aux Méditations avec les réponses de l'auteur.--t. 2. Objections contre les Méditations, avec les réponses de l'auteur.--t. 3. Les principes de la philosophie.--t. 4. Les passions de l'ame. Le monde, on Trairé de la lumière. L'homme. De la formation du foetus.--t. 5. La dioptrique. Les météores. La géométrie. Traité de la mécanique. Abrégé de la musique.--t. 6-10. Lettres.--t. 11. Lettre de René Descartes à Gisbert Voet. Règles pour la direction de Mesprit. Recherche de la vérité par les lumières naturelles. Premières pensées sur la génération des animaux. Des saveurs. Extrait des manuscrits de René Descartes.