Le théorème de Frobenius donne une condition nécessaire et suffisante d'intégrabilité locale d'un système d'équations aux dérivées partielles du premier ordre dont le membre de droite dépend des variables, des inconnues, mais ne dépend pas de dérivées partielles de ces inconnues : un tel système d'équations aux dérivées partielles est appelé un « système de Pfaff ». Les fonctions du second membre sont supposées seulement de classe , ce qui rend impossible l'application du théorème de Cauchy-Kowalevski, qui suppose ces fonctions analytiques. Le théorème de Frobenius a des liens étroits avec le lemme de Poincaré pour les 1-formes, ce lemme indiquant alors sous quelle condition une 1-forme différentielle est localement exacte. Le théorème de Frobenius conduit à considérer les « variétés intégrales » de la géométrie différentielle et peut s'exprimer dans ce langage. Ces variétés intégrales conduisent à la notion de feuilletage. Le « théorème de Frobenius » a en réalité été établi par en 1840, dans un article approfondissant les travaux de Johann Friedrich Pfaff et de Charles Gustave Jacob Jacobi sur les équations aux dérivées partielles du premier ordre (remontant quant à eux à 1815 et 1827 respectivement) et qui est passé inaperçu jusqu'à ce que Ferdinand Georg Frobenius l'exhume en 1875. Le et celui de Hector Sussmann, datant de 1938-39 et 1973 respectivement, étudient l'existence de variétés intégrales pour des « p-champs » singuliers ; ils sont, comme le théorème de Frobenius, très utilisés pour étudier la commandabilité des systèmes non linéaires (le lien entre cette question de commandabilité et le théorème de Frobenius a en premier lieu été noté par en 1963).
Soit U un ouvert de , V un ouvert de , et, pour tout k, , une fonction de classe (). Considérons le système (F) d'équations aux dérivées partielles, ou « système de Pfaff »
(F) :
Une variété intégrale de ce système, si elle existe, est une sous-variété de N de , de classe , définie par la représentation paramétrique (RP) :
(RP) :
sur laquelle s'annulent donc les 1-formes différentielles (ou « formes de Pfaff ») linéairement indépendantes
Résoudre le système de Pfaff (F) équivaut à déterminer une variété intégrale N de ce système, et (F) admet une solution si, et seulement si une telle variété intégrale existe.
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In the mathematical field of differential topology, the Lie bracket of vector fields, also known as the Jacobi–Lie bracket or the commutator of vector fields, is an operator that assigns to any two vector fields X and Y on a smooth manifold M a third vector field denoted [X, Y]. Conceptually, the Lie bracket [X, Y] is the derivative of Y along the flow generated by X, and is sometimes denoted ("Lie derivative of Y along X"). This generalizes to the Lie derivative of any tensor field along the flow generated by X.
En mécanique hamiltonienne, un système intégrable au sens de Liouville est un système qui possède un nombre suffisant de indépendantes. Lorsque le mouvement est borné, la dynamique est alors périodique ou quasi périodique. Soit un système à N degrés de liberté qui est décrit à l'instant par : les N coordonnées généralisées les N moments conjugués . À chaque instant, les 2N coordonnées définissent un point dans l'espace des phases Γ = R2N. L'évolution dynamique du système sous le flot hamiltonien se traduit par une courbe continue appelée orbite dans cet espace des phases.
En mathématiques, et plus précisément en géométrie différentielle, on dit qu'une variété est feuilletée, ou munie d'un feuilletage, si elle se décompose en sous-variétés de même dimension, appelées feuilles, qui localement, s'empilent comme les sous-espaces R × R. Formellement, un feuilletage sur est un atlas feuilleté, autrement dit une famille de cartes locales , où , et les changements de carte préservent cette décomposition : pour tout , . thumb|Schéma de changement de carte feuilletée.
Smooth manifolds constitute a certain class of topological spaces which locally look like some Euclidean space R^n and on which one can do calculus. We introduce the key concepts of this subject, such
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Collapsing cell complexes was first introduced in the 1930's as a way to deform a space into a topological-equivalent subspace with a sequence of elementary moves. Recently, discrete Morse theory techniques provided an efficient way to construct deformatio ...
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In this paper, we introduce the hierarchical B-spline complex of discrete differential forms for arbitrary spatial dimension. This complex may be applied to the adaptive isogeometric solution of problems arising in electromagnetics and uid mechanics. We de ...
2020
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In the class of Sobolev vector fields in R-n of bounded divergence, for which the theory of DiPerna and Lions provides a well defined notion of flow, we characterize the vector fields whose flow commutes in terms of the Lie bracket and of a regularity cond ...