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Modèles attractifs en astrophysique et biologie : points critiques et comportement en temps grand des solutions

Attractive models in Astrophysics and Biology : Critical Points and Large Time Asymtotics

dc.contributor.advisorDolbeault, Jean
dc.contributor.advisorDel Pino Manresa, Manuel
hal.structure.identifier
dc.contributor.authorCampos Serrano, Juan*
dc.date.issued2012-12-14
dc.identifierhttp://www.theses.fr/2012PA090066/abes
dc.identifierhttps://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00861568
dc.identifierhttp://www.theses.fr/2012PA090066
dc.identifier2012PA090066
dc.description.abstractfrDans cette thèse, nous étudions l'ensemble des solutions d'équations aux dérivées partielles résultant de modèles d'astrophysique et de biologie. Nous répondons aux questions de l'existence, mais aussi nous essayons de décrire le comportement de certaines familles de solutions lorsque les paramètres varient. Tout d'abord, nous étudions deux problèmes issus de l'astrophysique, pour lesquels nous montrons l'existence d'ensembles particuliers de solutions dépendant d'un paramètre à l'aide de la méthode de réduction de Lyapunov-Schmidt. Ensuite un argument de perturbation et le théorème du Point xe de Banach réduisent le problème original à un problème de dimension finie, et qui peut être résolu, habituellement, par des techniques variationnelles. Le reste de la thèse est consacré à l'étude du modèle Keller-Segel, qui décrit le mouvement d'amibes unicellulaires. Dans sa version plus simple, le modèle de Keller-Segel est un système parabolique-elliptique qui partage avec certains modèles gravitationnels la propriété que l'interaction est calculée au moyen d'une équation de Poisson / Newton attractive. Une différence majeure réside dans le fait que le modèle est défini dans un espace bidimensionnel, qui est expérimentalement consistant, tandis que les modèles de gravitationnels sont ordinairement posés en trois dimensions. Pour ce problème, les questions de l'existence sont bien connues, mais le comportement des solutions au cours de l'évolution dans le temps est encore un domaine actif de recherche. Ici nous étendre les propriétés déjà connues dans des régimes particuliers à un intervalle plus large du paramètre de masse, et nous donnons une estimation précise de la vitesse de convergence de la solution vers un profil donné quand le temps tend vers l'infini. Ce résultat est obtenu à l'aide de divers outils tels que des techniques de symétrisation et des inégalités fonctionnelles optimales. Les derniers chapitres traitent de résultats numériques et de calculs formels liés au modèle Keller-Segel
dc.languagefr
dc.languageen
dc.subjectTour de bulles
dc.subjectRéduction de Lyapunov-Schmidt
dc.subjectExposant critique
dc.subjectModèle de Keller-Segel
dc.subjectChemotactisme
dc.subjectAsymptotiques en temps grand
dc.subjectMasse critique
dc.subjectSolutions auto-similaires
dc.subjectEntropie relative
dc.subjectÉnergie libre
dc.subjectFonctionnelle de Lyapunov
dc.subjectTrou spectral
dc.subjectInégalité logarithmique de Hardy-Littlewood-Sobolev
dc.subjectÉquilibre relatif
dc.subjectÉquation de Vlasov-Poisson
dc.subjectProblème à N-corps
dc.subjectDéveloppement asymptotique
dc.subjectBubble-tower solutions
dc.subjectLyapunov-Schmidt reduction
dc.subjectCritical exponent
dc.subjectKeller-Segel model
dc.subjectChemotaxis
dc.subjectLarge time asymptotics
dc.subjectSubcritical mass
dc.subjectSelf-similar solutions
dc.subjectRelative entropy
dc.subjectFree energy
dc.subjectLyapunov functional
dc.subjectSpectral gap
dc.subjectLogarithmic Hardy-Littlewood-Sobolev inequality
dc.subjectRelative equilibrium
dc.subjectVlasov-Poisson equation
dc.subjectN-Body Problem
dc.subjectContinous stellar dynamics
dc.subjectMatched asymptotics expansion
dc.subjectProblème à N-corps
dc.subject510
dc.titleModèles attractifs en astrophysique et biologie : points critiques et comportement en temps grand des solutionsfr
dc.titleAttractive models in Astrophysics and Biology : Critical Points and Large Time Asymtoticsen
dc.typeThèse
dc.subject.classificationrameauTransport, Théorie du
dc.subject.classificationrameauÉnergie
dc.subject.classificationrameauProblème des N corps
dc.subject.classificationrameauPoint critique
dc.subject.classificationrameauLiapounov, Fonctions de
dc.subject.classificationrameauHardy-Littlewood, Méthode de
dc.subject.classificationrameauBiologie
dc.subject.classificationrameauAstrophysique
dc.contributor.editoruniversityUniversité Paris Dauphine
dc.description.abstractenIn this thesis we study the set of solutions of partial differential equations arising from models in astrophysics and biology. We answer the questions of existence but also we try to describe the behavior of some families of solutions when parameters vary. First we study two problems concerned with astrophysics, where we show the existence of particular sets of solutions depending on a parameter using the Lyapunov-Schmidt reduction method. Afterwards a perturbation argument and Banach's Fixed Point Theorem reduce the original problem to a finite-dimensional one, which can be solved, usually, by variational techniques. The rest of the thesis is de-voted to the study of the Keller-Segel model, which describes the motion of unicellular amoebae. In its simpler version, the Keller-Segel model is a parabolic-elliptic system which shares with some gravitational models the property that interaction is computed through an attractive Poisson / Newton equation. A major difference is the fact that it is set in a two-dimensional setting, which experimentally makes sense, while gravitational models are ordinarily three-dimensional. For this problem the existence issues are well known, but the behaviour of the solutions during the time evolution is still an active area of research. Here we extend properties already known in particular regimes to a broader range of the mass parameter, and we give a precise estimate of the convergence rate of the solution to a known profile as time goes to infinity. This result is achieved using various tools such as symmetrization techniques and optimal functional inequalities. The last chapters deal with numerical results and formal computations related to the Keller-Segel model
dc.identifier.theseid2012PA090066
hal.author.functionaut


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