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Villani, Cédric 1973-

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NOUS ETUDIONS DES EQUATIONS CINETIQUES DE LA FORME F/T + V . *#XF = Q(F,F), T0, X ,R#N, V , R#N, QUI DECRIVENT L'EVOLUTION D'UN GAZ OU D'UN PLASMA DANS LEQUEL LES PARTICULES SUBISSENT DES COLLISIONS MODELISEES PAR L'OPERATEUR Q, DIT - DE BOLTZMANN : Q(F,F) DV#* D B(V V#*, ) (F'F'#* FF#*), - OU DE LANDAU : Q(F,F) = /V#I DV#*A#I#J(V V#*) (F#*F/V#J FF#*/V#*#,#J). LES TROIS PREMIERES PARTIES DE CETTE THESE CONCERNENT LES EQUATIONS HOMOGENES (INDEPENDANTES DE X) #TF = Q(F,F). ON INSISTE PARTICULIEREMENT SUR DEUX POINTS : LES COLLISIONS RASANTES ET LA DISSIPATION D'ENTROPIE. DANS LA PREMIERE PARTIE, ON ETUDIE LE PROBLEME DE CAUCHY ASSOCIE AUX EQUATIONS DE BOLTZMANN ET DE LANDAU HOMOGENES (POUR DES SECTIONS EFFICACES REALISTES ET EVENTUELLEMENT SINGULIERES), DES PROPRIETES DE REGULARITE DES SOLUTIONS, AINSI QUE L'ASYMPTOTIQUE DES COLLISIONS RASANTES QUI PERMET DE PASSER D'UNE EQUATION A L'AUTRE. LA DEUXIEME PARTIE EST CONSACREE AU CAS PARTICULIER DES MOLECULES MAXWELLIENNES. SOUS CETTE HYPOTHESE, ON EFFECTUE UNE ETUDE DETAILLEE DU PROBLEME DE CAUCHY ET DU RETOUR VERS L'EQUILIBRE, AINSI QUE DES LIENS ENTRE THEORIE CINETIQUE ET THEORIE DE L'INFORMATION. DANS LA TROISIEME PARTIE, ON UTILISE LES RESULTATS PRECEDENTS POUR OBTENIR DES ESTIMATIONS EXPLICITES SUR LA VITESSE DE RETOUR VERS L'EQUILIBRE DANS LE CAS GENERAL. DANS LA QUATRIEME PARTIE, ON OBTIENT DES RESULTATS PARTIELS SUR LE PROBLEME DE CAUCHY POUR L'EQUATION DE LANDAU INHOMOGENE, ET QUELQUES ESTIMATIONS NOUVELLES SUR L'EQUATION DE BOLTZMANN INHOMOGENE. ENFIN, DANS LA CINQUIEME PARTIE, ON ETABLIT DIVERSES FORMES CONSERVATIVES DE L'OPERATEUR DE BOLTZMANN, AVEC APPLICATION A L'ASYMPTOTIQUE DES COLLISIONS RASANTES.
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On s'intéresse dans cette thèse à l'étude des solutions des équations de Boltzmann (élastiques et inélastiques) et Landau. Les axes de cette étude sont la régularité des solutions et leur comportement asymptotique, et nous nous attachons systématiquement à quantifier les résultats obtenus. Dans la première partie, d'une part nous considérons les solutions spatialement homogènes de l'équation de Boltzmann, pour lesquelles nous montrons la propagation de la régularité et la décroissance des singularités pour des interactions à courte portée, et la propagation de bornes d'intégrabilité pour des interactions à longue portée. D'autre part, nous quantifions la positivité des solutions spatialement inhomogènes, sous des hypothèses de régularité. Dans la deuxième partie, nous donnons des estimations de trou spectral et de coercivité sur les opérateurs de Boltzmann et Landau linéarisés, puis nous prouvons la convergence exponentielle vers l'équilibre avec taux explicite pour un gaz de sphères dures spatialement homogènes. Dans la troisième partie, nous considérons l'équation de Boltzmann spatialement homogène pour les gaz granulaires, pour laquelle nous construisons des solutions pour des modèles d'inélasticité réalistes (mais fortement non-linéaires) et discutons la possibilité de " gel " en temps fini ou asymptotiquement. Puis nous montrons l'existence de profils auto-similaires et étudions le comportement de la solution pour les grandes vitesses. Dans la quatrième partie, nous utilisons une semi-discrétisation de l'opérateur de Boltzmann pour proposer des schémas numériques rapides basés sur les méthodes spectrales ou les méthodes par discrétisation des vitesses.
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Nous étudions des méthodes d'approximation particulaire de solutions d'équations aux dérivées partielles décrivant l'état macroscopique de certains systèmes physiques. Elles consistent en l'introduction d'un grand nombre N de particules fictives évoluant selon des équations différentielles couplées, ordinaires ou stochastiques, dans un sens plus simple à résoudre que l'équation macroscopique; l'état de ce système de particules est décrit par une mesure de probabilité, dite mesure empirique. La validité de la méthode est donnée par la convergence, quand N tend vers l'infini, de cette mesure empirique vers la solution macroscopique originale, appelée limite de champ moyen. Nous cherchons principalement à en donner des estimations explicites, quantifiant ainsi la précision de l'approximation. Dans ce cadre nous étudions l'approximation des équations de transport de Vlasov et d'Euler par des systèmes de particules déterministes en interaction. Le problème de la convergence de la méthode se ramène à un problème de stabilité de solutions que nous traitons par des propriétés de type contraction pour des distances (de Wasserstein) liées à la théorie du transport optimal de mesures. Nous établissons aussi une propriété analogue de contraction pour des lois de conservation scalaires. Nous étudions également l'approximation d'équations de diffusion de McKean-Vlasov par des systèmes de particules stochastiques. Nous en donnons l'erreur de manière quantitative à l'aide de techniques de couplage, d'estimations de propagation du chaos et d'inégalités de concentration ou de déviation. De façon plus systématique nous nous intéressons à de telles inégalités de concentration pour des mesures de probabilité et à leurs relations avec des inégalités de transport (liant distances de Wasserstein et entropie) et de Sobolev logarithmiques. En particulier nous établissons de telles inégalités pour certaines classes de lois de variables dépendantes.
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1 edition published in in English and held by 1 library worldwide
 
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