Autour de l'évaluation numérique des fonctions D-finies

• Main Author: Mezzarobba, Marc
• Language: FRE
• Published: Ecole Polytechnique X 2011
• Subjects: [INFO:INFO_SC] Computer Science/Symbolic Computation; calcul formel; fonctions spéciales; fonctions D-finies; calcul numérique certifié; équations différentielles linéaires; points singuliers réguliers; récurrences linéaires; asymptotique; arithmétique multi-précision; séries majorantes; scindage binaire; bit burst; séries de Tchebycheff
• Online Access: http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00663017; http://pastel.archives-ouvertes.fr/docs/00/66/30/17/PDF/these-mezzarobba-20120124.pdf; http://pastel.archives-ouvertes.fr/docs/00/66/30/17/ANNEX/mezzarobba-expose-soutenance-these.pdf

Les fonctions D-finies (ou holonomes) à une variable sont les solutions d'équations différentielles linéaires à coefficients polynomiaux. En calcul formel, il s'est avéré fructueux depuis une vingtaine d'années d'en développer un traitement algorithmique unifié. Cette thèse s'inscrit dans cette optique, et s'intéresse à l'évaluation numérique des fonctions D-finies ainsi qu'à quelques problèmes apparentés. Elle explore trois grandes directions. La première concerne la majoration des coefficients des développements en série de fonctions D-finies. On aboutit à un algorithme de calcul automatique de majorants accompagné d'un résultat de finesse des bornes obtenues. Une seconde direction est la mise en pratique de l'algorithme " bit burst " de Chudnovsky et Chudnovsky pour le prolongement analytique numérique à précision arbitraire des fonctions D-finies. Son implémentation est l'occasion de diverses améliorations techniques. Ici comme pour le calcul de bornes, on s'attache par ailleurs à couvrir le cas des points singuliers réguliers des équations différentielles. Enfin, la dernière partie de la thèse développe une méthode pour calculer une approximation polynomiale de degré imposé d'une fonction D-finie sur un intervalle, via l'étude des développements en série de Tchebycheff de ces fonctions. Toutes les questions sont abordées avec un triple objectif de rigueur (résultats numériques garantis), de généralité (traiter toute la classe des fonctions D-finies) et d'efficacité. Pratiquement tous les algorithmes étudiés s'accompagnent d'implémentations disponibles publiquement.