Thèse soutenue

Algorithmes d'homotopie pour la résolution de systèmes déterminants structurés

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Auteur / Autrice : Thi Xuan Vu
Direction : Mohab Safey El DinEric SchostGeorge Labahn
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Informatique
Date : Soutenance le 09/12/2020
Etablissement(s) : Sorbonne université en cotutelle avec University of Waterloo (Canada)
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Informatique, télécommunications et électronique de Paris (1992-...)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LIP6 (1997-....)
Jury : Président / Présidente : Stef Graillat
Examinateurs / Examinatrices : Lihong Zhi, Pierre-Jean Spaenlehauer
Rapporteurs / Rapporteuses : Laurent Busé, Cordian Riener

Résumé

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Les systèmes polynomiaux multivariés apparaissant dans de nombreuses applications ont des structures spéciales et les systèmes invariants apparaissent dans un large éventail d'applications telles que dans l’optimisation polynomiale et des questions connexes en géométrie algébrique réelle. Le but de cette thèse est de fournir des algorithmes efficaces pour résoudre de tels systèmes structurés. Afin de résoudre le premier type de systèmes, nous concevons des algorithmes efficaces en utilisant les techniques d’homotopie symbolique. Alors que les méthodes d'homotopie, à la fois numériques et symboliques, sont bien comprises et largement utilisées dans la résolution de systèmes polynomiaux pour les systèmes carrés, l'utilisation de ces méthodes pour résoudre des systèmes surdéterminés n'est pas si claire. Hors, les systèmes déterminants sont surdéterminés avec plus d'équations que d'inconnues. Nous fournissons des algorithmes d'homotopie probabilistes qui tirent parti de la structure déterminantielle pour calculer des points isolés dans les ensembles des zéros de tels systèmes. Les temps d'exécution de nos algorithmes sont polynomiaux dans la somme des multiplicités des points isolés et du degré de la courbe d'homotopie. Nous donnons également des bornes sur le nombre de points isolés que nous devons calculer dans trois contextes: toutes les termes de l'entrée sont dans des anneaux polynomiaux classiques, tous ces polynômes sont creux, et ce sont des polynômes à degrés pondérés. Dans la seconde moitié de la thèse, nous abordons le problème de la recherche de points critiques d'une application polynomiale symétrique sur un ensemble algébrique invariant. Nous exploitons les propriétés d'invariance de l'entrée pour diviser l'espace de solution en fonction des orbites du groupe symétrique. Cela nous permet de concevoir un algorithme qui donne une description triangulaire de l'espace des solutions et qui s'exécute en temps polynomial dans le nombre de points que nous devons calculer. Nos résultats sont illustrés par des applications à l'étude d'ensembles algébriques réels définis par des systèmes polynomiaux invariants au moyen de la méthode des points critiques.