Contributions à l'analyse de figures discrètes en dimension quelconque

Les polyominos sont souvent représentés par des mots de quatre lettres ou des mots de changements de direction décrivant leur contour. La combinatoire des mots classique y joue donc un rôle descriptif important, particulièrement dans le choix d'un représentant canonique. Les mots de Lyndon fournissent, de façon naturelle, un tel représentant. Une approche systématique pour le calcul de propriétés des polyominos, basée sur une version originale d'une discrétisation du théorème de Green classique en calcul bivarié, est élaborée. Ceci nous a naturellement amené à analyser les propriétés géométriques d'ensembles du réseau discret de rondeur maximale. Pour une taille donnée, ces ensembles minimisent le moment d'inertie par rapport à un axe passant par leur centre de gravité. Nous introduisons la notion de quasi-disque et montrons entre autres que ces ensembles minimaux sont des poIyominos\ud fortement-convexes. Nous développons également un algorithme permettant de les engendrer systématiquement. Un autre aspect concerne des propriétés sur les contours d'ensembles discrets donnant lieu à une nouvelle démonstration d'un résultat de Daurat et Nivat sur les points dits saillants et rentrants d'un polyomino. Nous présentons également une généralisation de ce résultat aux réseaux hexagonaux et montrons que le résultat est faux pour les autres réseaux semi-réguliers. Nous poursuivons par l'introduction d'opérations de mélange spéciaux sur des mots décrivant des chemins discrets selon la suite de leurs changements de direction. Ces opérations de mélange permettent d'engendrer des courbes fractales du type courbe de dragon et d'analyser\ud certains de leurs invariants. Finalement, une généralisation aux dimensions supérieures des algorithmes précédents basés sur le théorème de Green discret, est présentée. Plus particulièrement, nous développons une version discrète du théorème de Stokes basée sur des familles de poids sur les hypercubes de dimension k dans l'espace discret Zn, k ≤ n. Quelques applications sont également décrites. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Géométrie discrète, Combinatoire des mots, Ensembles discrets, Polyominos, Quasi-disques, Chemins polygonaux, Courbes de dragon, Théorème de Green discret, Théorème de Stokes discret, Algorithmes

Homogenization Theory: Periodic and Beyond (online meeting)

The objective of the workshop has been to review the latest developments in homogenization theory for a large category of equations and settings arising in the modeling of solid, fluids, wave propagation, heterogeneous media, etc. The topics approached have covered periodic and nonperiodic deterministic homogenization, stochastic homogenization, regularity theory, derivation of wall laws and detailed study of boundary layers,..

Well-formed scales, non-well-formed words and the Christoffel duality

Tesis inédita de la Universidad Complutense de Madrid, Facultad de Ciencias Matemáticas, leída el 02-02-2016La presente tesis analiza las escalas musicales generadas desde la perspectiva y las técnicas que ofrece la combinatoria algebraica de palabras. La noción de escala musical es una de las más primitivas: intuitivamente se puede reducir a un conjunto de notas ordenadas seg un la frecuencia de su fundamental (altura del sonido). Ya desde tiempos de la Escuela Pitagórica se vio que al pulsar una cuerda tensa, los sonidos que mejor suenan juntos, los más consonantes, están determinados por unas longitudes de cuerda cuyas proporciones son números fraccionarios sencillos. El más consonante de ellos, la octava, tiene una relación de longitudes 2:1. Este intervalo es tan consonante, que muchas veces los sonidos cuyas frecuencias están separadas en una octava suenan indistinguibles. Es por ello por lo que al estudiar las escalas se suelen identificar las notas cuya distancia es de una o varias octavas. Como resultado, suele entenderse por escala un conjunto de notas dentro de un rango de una octava, transportando dicha secuencia al resto de octavas en caso de necesidad. La definición formal de escala se llevar a a cabo en la sección 2.2, donde se mostrar a como cada octava puede representarse geométricamente mediante una circunferencia unitaria o, aritméticamente, como el conjunto cociente R=Z, es decir, como el intervalo (0,1]. De esta forma, una escala queda determinada por un conjunto de números ordenados entre el 0 y el 1 o bien, geométricamente, por un polígono inscrito en el círculo unidad...Fac. de Ciencias MatemáticasTRUEunpu

Invariantes analíticos de singularidades aisladas de hipersuperficie e invariantes combinatorios de semigrupos numéricos

Tesis inédita de la Universidad Complutense de Madrid, Facultad de Ciencias Matemáticas, leída el 11-07-2022This work is about analytic invariants of isolated hypersurface singularities and combinatorial invariants of numerical semigroups. The first part deals with analytic and topological invariants of an isolated hypersurface singularity. Our main contributions are the following: first we provide a closed formula for the minimal Tjurina number in an equisingularity class of a plane branch in terms of topological invariants of the branch, secondly we address a question of Dimca and Greuel about the quotient of the Milnor and Tjurina numbers of an isolated plane curve singularity; we extend this question to isolated surface singularities in C3 which gives the clue to provide a complete answer to Dimca and Greuel's question. Moreover, we show the connection of the extended question with an old standing conjecture posed by Durfee. Finally, we establish K. Saito's continuous limit distribution for the spectrum of Newton non-degenerate isolated hypersurface singularities and link this problem with our generalization of Dimca and Greuel's question. As a consequence, this provides a new way of understanding the important role of Durfee's conjecture in the context of isolated hypersurface singularities...Este trabajo trata sobre invariantes analíticos de singularidades aisladas de hipersuperficie e invariantes combinatorios de semigrupos numéricos. La primera parte trata sobre invariantes analíticos y topológicos de una singularidad aislada de hipersuperficie. Nuestras principales contribuciones son las siguientes: primero proporcionamos una formula cerrada para el numero mínimo de Tjurina en una clase de equisingularidad de una rama plana en términos de invariantes topológicos de la rama, segundo abordamos una pregunta de Dimca y Greuel sobre el cociente del numero de Milnor y del numero de Tjurina de una singularidad aislada de curva plana; extendemos esta pregunta a singularidades aisladas de super cie en C3; lo cual es clave para proporcionar una respuesta completa a la pregunta de Dimca y Greuel. Ademas, mostramos la conexión de esta extensión con una conjetura planteada por Durfee. Finalmente, establecemos la distribución continua límite de K. Saito para el espectro de singularidades aisladas de hipersuperficie Newton no degeneradas y vinculamos este problema con nuestra generalización de la pregunta de Dimca y Greuel. Como consecuencia, esto proporciona una nueva forma de entender la importancia de la conjetura de Durfee en el contexto de las singularidades aisladas de hipersuperficie..Fac. de Ciencias MatemáticasTRUEunpu

Shape Design and Optimization for 3D Printing

In recent years, the 3D printing technology has become increasingly popular, with wide-spread uses in rapid prototyping, design, art, education, medical applications, food and fashion industries. It enables distributed manufacturing, allowing users to easily produce customized 3D objects in office or at home. The investment in 3D printing technology continues to drive down the cost of 3D printers, making them more affordable to consumers. As 3D printing becomes more available, it also demands better computer algorithms to assist users in quickly and easily generating 3D content for printing. Creating 3D content often requires considerably more efforts and skills than creating 2D content. In this work, I will study several aspects of 3D shape design and optimization for 3D printing. I start by discussing my work in geometric puzzle design, which is a popular application of 3D printing in recreational math and art. Given user-provided input figures, the goal is to compute the minimum (or best) set of geometric shapes that can satisfy the given constraints (such as dissection constraints). The puzzle design also has to consider feasibility, such as avoiding interlocking pieces. I present two optimization-based algorithms to automatically generate customized 3D geometric puzzles, which can be directly printed for users to enjoy. They are also great tools for geometry education. Next, I discuss shape optimization for printing functional tools and parts. Although current 3D modeling software allows a novice user to easily design 3D shapes, the resulting shapes are not guaranteed to meet required physical strength. For example, a poorly designed stool may easily collapse when a person sits on the stool; a poorly designed wrench may easily break under force. I study new algorithms to help users strengthen functional shapes in order to meet specific physical properties. The algorithm uses an optimization-based framework — it performs geometric shape deformation and structural optimization iteratively to minimize mechanical stresses in the presence of forces assuming typical use scenarios. Physically-based simulation is performed at run-time to evaluate the functional properties of the shape (e.g., mechanical stresses based on finite element methods), and the optimizer makes use of this information to improve the shape. Experimental results show that my algorithm can successfully optimize various 3D shapes, such as chairs, tables, utility tools, to withstand higher forces, while preserving the original shape as much as possible. To improve the efficiency of physics simulation for general shapes, I also introduce a novel, SPH-based sampling algorithm, which can provide better tetrahedralization for use in the physics simulator. My new modeling algorithm can greatly reduce the design time, allowing users to quickly generate functional shapes that meet required physical standards

Towards Fault Diagnosis in Reconfigurable Robot

東京電機大学201