Nicolas BESSET, IF, Grenoble Jean François BOUGRON, IF, Grenoble Dorin BUCUR, LAMA, Chambéry Emmanuelle CREPEAU, LJK, Grenoble Rita JUODAGALVYTE, LaMuse, Saint-Etienne Florian PATOUT, LAMA, Chambéry Arnaud MUNCH, LMPB, Clermont-Ferrand, Tran Duc Minh PHAN, LMBP, Clermont-Ferrand Laure SAINT-RAYMOND, UMPA, ENS-Lyon Filippo SANTAMBROGIO, ICJ, Lyon Simon SANTOSO, LJK, Grenoble Raphael WINTER, UMPA, ENS Lyon
The talk is concerned with geometric optimization problems related to the Neumann eigenvalue problem for the Laplace-Beltrami operator on bounded subdomains of a Riemannian manifold. More precisely, we analyze locally extremal domains for the first nontrivial eigenvalue with respect to volume preserving domain perturbations, and we show that corresponding notions of criticality arise in the form of overdetermined boundary value problems. Our results rely on an extension of Zanger's shape derivative formula which covers the case where the first nonzero Neumann eigenvalue is not simple. In the second part of the talk, we focus on product manifolds with euclidean factors, and we classify the subdomains where the associated overdetermined boundary value problem has a solution. This is joint work with Moustapha Fall (AIMS Senegal).
Dans cet exposé nous nous intéresserons aux effets régularisants de l’équation de Kolmogorov sur l’espace de Wasserstein. Telle équation décrit la dynamique du semi-groupe généré par la solution d’une équation différentielle stochastique de type McKean-Vlasov (i.e. dont la dynamique dépend de la loi). Nous verrons comment de tels effets permettent de retrouver des résultats d’unicité faible et forte ainsi que des phénomènes de propagation du chaos pour des équations à coefficients peu réguliers.
In this talk, I will first recall a few standard results on predator-prey systems with or without Allee effect on the prey. Then I will present a brake-driven gene drive reversal model (spatialized population genetics) and show the link with the first part. Thanks to this link, a co-extinction result will be rigorously established and a co-invasion result will be partially proved, partially illustrated numerically. This is an interdisciplinary joint work with Vincent Calvez and Florence Débarre.
En 2005-2007 Burdzy, Caffarelli et Lin, Van den Berg ont conjecturé, dans des contextes différents, que la somme (ou le maximum) des valeurs propres fondamentales du Laplacien-Dirichlet associées à des cellules disjointes d'un domaine planaire est asymptotiquement minimale pour une structure en nid d'abeilles, quand le nombre de cellules devient très grand. Je vais discuter l'histoire de cette conjecture en détaillant les arguments de Fejes Toth et Hales sur le problème du nid d'abeilles classique, et je vais démontrer la conjecture (du maximum) pour les valeurs propres du Laplacien-Robin. Les résultats présentés ont été obtenus avec I. Fragala, B. Velichkov et G. Verzini.
We consider a particle constrained in a graph structure and excited by an external controlling field. Its dynamics is modeled by the bilinear Schrödinger equation i∂t ψ = −∆ψ + u(t)Bψ in the Hilbert space L2(G , C) where G is the graph. The Laplacian −∆ is equipped with self-adjoint boundary conditions. The action of the field is represented by the bounded symmetric operator B and by the control function u ∈ L2((0,T),R) with T > 0, which accounts its intensity. The exact controllability of the bilinear Schrödinger equation on bounded intervals was widely studied in literature. Nevertheless, the bilinear Schrödinger equation on graphs is in general a more delicate matter and it was only studied on compact networks. Up to our knowledge, the controllability on infinite graphs is still an open problem. The main reason can be found on the dispersive phenomena characterizing the equation (not considering the difficulties already appearing on compact graphs). A peculiarity of the Schrödinger equation is the loss of localization of the wave packets during the evolution, the dispersion. This effect can be measured by L ∞ -time decay. In this talk, we present the bilinear Schrödinger equation on infinite graphs. In par- ticular, we show the existence of suitable subspaces of L 2 (G , C) where the equation is well-posed. In such spaces, we define assumptions on the structure of the graph and on the control field such that the global exact controllability is guaranteed. The result leads to the so-called “energetic controllability”.
This talk will survey some of the interesting inequalities that arise from the interplay between geometry, analysis, and mathematical physics. Discussions of the classical isoperimetric inequality (given a length of string, how do you arrange it to enclose the most area?) and the eigenvalue problem for a symmetric matrix will set the stage. The main focus of the talk will be on the eigenvalues of various differential operators, especially the Laplacian including its one-dimensional specialization, -d^2/dx^2. In physical terms, the eigenvalues of these differential operators give the natural frequencies of vibrating strings and drums. The analog of the classical isoperimetric inequality for the Laplacian is called the Faber-Krahn inequality, which states that among all drums of a given area the one producing the lowest bass note is the circular one (all other physical parameters held fixed). By analogy, we call such an analytic inequality an {it isoperimetric inequality}. Such results, when the optimizing case is a disk or ball, are usually proved via symmetrization (rearrangement) techniques, which we will sketch. Beyond that there are many interesting general inequalities for eigenvalues, several of which can be proved by elementary means. We look at a few of these inequalities, such as inequalities relating the Dirichlet and Neumann eigenvalues of the Laplacian and also the {it universal eigenvalue inequalities} of Payne, P'olya, and Weinberger (PPW) and their successors, which are inequalities between the eigenvalues of the Dirichlet Laplacian and give control over their rate of growth.
We solve numerically the Serre-Green-Naghdi (SGN) system using stable, accurate and efficient fully discrete numerical schemes based on Galerkin/finite element methods. After reviewing the properties of the SGN system we present the convergence properties of the numerical scheme. A detailed study of the dynamics of the solitary waves of the SGN system over variable bottom topographies is also presented. It is noted that the Galerkin/finite element method is the only method analytically proven to be convergent for the numerical solution of the Serre equations so far.
En l’absence de potentiel, les équations de Schrödinger non linéaires (NLS) sont des équations résonnantes. En particulier, la théorie des formes normales de Birkhoff ne garantie pas la stabilité des petites solutions de NLS sur des temps très longs. Cependant, sur le tore de dimension 1, la partie cubique de la non-linéarité ne contient aucun terme résonnant non-trivial. En partant de cette observation, on verra comment construire une nouvelle famille de formes normales permettant de conjuguer, sur de gros ensembles de petites fonctions régulières, la dynamique de NLS à une dynamique stable (et intégrable) sur des temps très longs.
La prévention d'une trop grande dispersion de pollens transgéniques est un sujet de grande importance dans l'agriculture moderne. Le mouvement du pollen transgénique se fait en grande partie par des insectes pollinisateurs, dont le plus important est l'abeille domestique, apis mellifera. Dans cet exposé, je vais présenter des modèles mathématiques pour le mouvement des abeilles, et montrer comment ces modèles peuvent nous aider à prédire la dispersion du pollen transgénique.
On étudie la stabilité d'une famille de solutions stationnaires de l'équation d'Euler dans R^3 qui décrivent des tourbillons à symétrie cylindrique : le champ de vitesse est dans le plan horizontal, et ne dépend que de la distance à l'axe vertical. Ces solutions ont été étudiées notamment par Kelvin et Rayleigh au 19ème siècle, mais les seuls résultats de stabilité obtenus jusqu'ici concernent des perturbations très particulières (bidimensionnelles ou axisymétriques). On donne une condition suffisante sur le profil de vitesse du tourbillon garantissant la stabilité spectrale vis-à-vis de perturbations arbitraires. Il s'agit d'un travail en collaborationa avec Didier Smets
Dans cet exposé, je présenterai un problème qui modélise le mouvement d'un solide dans un fluide visqueux incompressible. On s'intéresse ici à l'évolution d'un seul obstacle qui se rétrécit en une particule ponctuelle dans un fluide de R^2 ou R^3. On montrera la convergence des solutions du système fluide-solide vers une solution des équations de Navier-Stokes sans obstacle grâce aux estimations d'énergie.
Arnaud Duran vous parlait récemment, entre autres, du système de Green-Naghdi et des difficultés liées à sa résolution numérique. Une stratégie a été récemment proposée par Nicolas Favrie et Sergey Gavrilyuk : il s'agit de résoudre un système approché, qui a l'avantage d'être quasilinéaire hyperbolique (plus d'opérateur d'ordre élevé) et le défaut de mettre en jeu des variables supplémentaires et un paramètre de relaxation. Nous donnerons une justification rigoureuse de cette approche. Il s'agit d'un problème de limite singulière qui serait classique s'il ne dépendait de deux paramètres.
La propagation des vagues dans les zones côtières implique des mécanismes complexes, représentant des enjeux de modélisation et numériques considérables. Si la plupart des processus non-linéaires sont généralement capturés par des modèles de type Boussinesq, ces équations conservent l’énergie et sont donc intrinsèquement inaptes à décrire les mécanismes dissipatifs, tels que ceux associés au déferlement des vagues par exemple. Pour gérer ce phénomène, nous introduisons un nouveau modèle dispersif fortement non-linéaire capable de prendre en compte les effets turbulents sous-jacents. L’approche est caractérisée par la présence d’une nouvelle variable basée sur la variation verticale de la vitesse, appelée enstrophie, modélisant l’énergie turbulente. Le modèle proposé partage une structure similaire aux équa- tions de Green-Naghdi et peut donc être intégré sur la base de tout modèle numérique existant pour ces équations. Dans le prolongement de travaux récents, nous considérons un discrétisation type Galerkin discontinue du système, basée sur un découplage entre les parties hyperboliques et non- hydrostatiques. Des validations numériques 1d et 2d impliquant la propa- gation de vagues déferlantes sur topographies non triviales sont proposées. En particulier, les comparaisons avec les données expérimentales confirment l’efficacité de la stratégie, mettant en évidence l’enstrophie comme un outil robuste et fiable pour la détection et la description des vagues déferlantes, même dans un cadre bidimensionnel.
Sous l'égide de Maître Yoda: Guy Métivier; et avec les conférences de Jedi confirmés: Claude Zuily, Nicolas Burq, Raphael Danchin, Eric Dumas, David Lannes ainsi que la conférence de Christophe Lacave, représentant des Padaouanes travaillant en EDPs et méca flu au niveau national.
On tentera d'illustrer et d'expliquer comment le phenomene classique de dispersion d'une onde se trouve modifie de facon significative en presence d'un bord convexe, qui conduit les ondes a se propager a proximite du bord, engendrant un nombre arbitraire de caustiques meme en temps petit, dont on verra qu'on peut les quantifier (ou/quand/quelle intensite). Il s'agit de travaux en collaboration avec Oana Ivanovici, Gilles Lebeau et Richard Lascar.
Ce travail s’inscrit dans un contexte de contrôle de la pollution d’origine agricole des ressources en eau, en alliant modélisation économique et hydrogéologique. Pour cela, nous définissons d’une part un objectif économique spatio-temporel prenant en compte le compromis entre l’utilisation d’engrais et les coûts de dépollution. D’autre part, nous décrivons le transport du polluant dans le sous-sol (3D en espace) par un système non linéaire d’équations aux dérivées partielles couplées de type parabolique (réaction-convection-dispersion) et elliptique dans un domaine borné. Des résultats génériques sont donnés et le cas particulier des faibles concentrations est traité, cas pour lequel un résultat d’unicité est démontré par analyse asymptotique. Quelques résultats numériques (2D en espace) illustreront ces résultats analytiques. Ces derniers pourront être élargis au cadre de la théorie des jeux, où plusieurs joueurs interviennent, avec notamment un résultat d’existence d’un équilibre de Nash.
We consider the initial value problem to the Isobe-Kakinuma model for water waves. As was shown by J. C. Luke, the water wave problem has a variational structure. By approximating the velocity potential in Luke's Lagrangian, we obtain an approximate Lagrangian for water waves. The Isobe-Kakinuma model is a corresponding Euler-Lagrange equation for the approximate Lagrangian. In this talk, we first explain a structure of the Isobe-Kakinuma model and then justify the model rigorously as a higher order shallow water approximation by giving an error estimate between the solutions of the model and of the full water wave problem. It is revealed that the Isobe-Kakinuma model is a much more precise model than the well known Green-Naghdi equations.