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Cours scientifiques - FMA_52068_EP : Équation des ondes et relativité générale - Mathématiques

Descriptif

L’équation des ondes est présente dans la modélisation de nombreux systèmes physiques : cordes vibrantes, électromagnétisme... En relativité générale, l’équation des ondes peut être vue comme une première approximation des équations d’Einstein pour décrire la propagation des déformations de l’espace-temps. Dans ce cours, nous commencerons par introduire les bases de géométrie riemannienne et lorentzienne nécessaires à la formulation de la théorie de la relativité générale. Celle-ci sera ensuite introduite brièvement (les élèves sont invités à suivre en parallèle le cours PHY568 pour une présentation physique plus approfondie). La deuxième partie du cours sera sur l'étude des équations des ondes : dans l'espace-temps de Minkowski, en espace-temps courbe, puis non linéaire, afin de donner un aperçu du caractère bien posé des équations d'Einstein **Bibliographie** -J. Lee, Riemannian manifolds, Springer -R. Wald, General Relativity, The University of Chicago Press. -L. Evans, Partial differential equations, AMS **Langue du cours :** Français ou Anglais

Objectifs pédagogiques

Introduire des notions fondamentales de géométrie Riemannienne et d'analyse de l'équation des ondes.

36 heures en présentiel

3 heures de travail personnel estimé pour l’étudiant.

Diplôme(s) concerné(s)

Parcours de rattachement

Format des notes

Numérique sur 20

Littérale/grade réduit

Programme détaillé

Cours 1. Variétés différentielles, espace tangent. Cours 2. Fibré tangent, fibré cotangent, tenseurs, dérivée de Lie. Cours 3. Métrique, géodésiques, tenseur de courbure, isométries. Cours 4. Géométrie Lorentzienne et relativité générale. Cours 5. Formulation 3+1 des équations d'Einstein. Introduction à l'équation des ondes. Cours 6. L'équation d'onde linéaire et les espaces de Sobolev. Cours 7. Existence locale de solution pour un problème semi-linéaire. Cours 8. Le théorème de Choquet-Bruhat. Cours 9. Comportement en temps long des solutions.

Mots clés

Géométrie riemannienne
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