Géométrie riemannienne

Le théorème Egregium (en latin "Théorème remarquable") stipule que la courbure gaussienne d'une surface est une propriété intrinsèque. Cela signifie qu'elle ne dépend que de la façon dont les distances sont mesurées sur la surface elle-même, et non de la façon dont la surface est intégrée dans l'espace tridimensionnel. Une feuille de papier plate peut être roulée en cylindre mais pas en sphère sans s'étirer.

Le théorème de Gauss-Bonnet relie la géométrie d'une surface compacte à deux dimensions à sa topologie. Il stipule que l'intégrale de la courbure gaussienne [latex]K[/latex] sur l'ensemble de la surface [latex]M[/latex] est égale à [latex]2\pi[/latex] fois la caractéristique d'Euler [latex]\chi(M)[/latex] de la surface. La formule est [latex]\int_M K \, dA = 2\pi \chi(M)[/latex].

L'exactitude désigne la proximité d'une valeur mesurée par rapport à une norme ou à une valeur réelle connue. La précision fait référence à la proximité de deux ou plusieurs mesures entre elles. Un système de mesure peut être précis mais pas exact, exact mais pas précis, ni l'un ni l'autre, ou les deux. Ces deux concepts sont indépendants l'un de l'autre dans la théorie de la mesure.

Un homéomorphisme est une fonction continue entre deux espaces topologiques qui possède une fonction inverse continue. Deux espaces topologiques sont dits homéomorphes si une telle fonction existe. D'un point de vue topologique, les espaces homéomorphes sont identiques. Ce concept traduit l'idée qu'un objet peut être étiré, plié ou déformé en un autre sans être déchiré ou collé, comme une tasse à café dans un beignet.

Un espace topologique est une paire ordonnée [latex](X, \tau)[/latex], où [latex]X[/latex] est un ensemble et [latex]\tau[/latex] est une collection de sous-ensembles de [latex]X[/latex], appelés ensembles ouverts, satisfaisant à trois axiomes : 1) L'ensemble vide [latex]\emptyset[/latex] et [latex]X[/latex] lui-même sont dans [latex]\tau[/latex]. 2) L'union d'un nombre quelconque d'ensembles dans [latex]\tau[/latex] est également dans [latex]\tau[/latex]. 3) L'intersection d'un nombre fini quelconque d'ensembles dans [latex]\tau[/latex] est aussi dans [latex]\tau[/latex].

La méthode des éléments finis (MEF) est une technique numérique puissante permettant de résoudre des problèmes complexes d'ingénierie et de physique décrits par des équations aux dérivées partielles. Elle consiste à discrétiser un domaine continu en un ensemble de sous-domaines plus petits et plus simples appelés « éléments finis ». Cela permet la résolution numérique approximative de problèmes d'analyse structurale, de transfert thermique, d'écoulement des fluides et d'électromagnétisme.

Équation différentielle partielle parabolique linéaire fondamentale du second ordre décrivant la distribution de la chaleur ou d'autres processus de diffusion. Sa forme canonique est [latex]\frac{partial u}{partial t} = \alpha \nabla^2 u[/latex], où [latex]u(\vec{x},t)[/latex] est la température, [latex]t[/latex] est le temps et [latex]\alpha[/latex] est la diffusivité thermique. Les solutions modélisent l'évolution d'une distribution initiale de la température, lissant les irrégularités au fil du temps et s'approchant d'un état stable.

Une solution fondamentale d'un opérateur différentiel partiel linéaire [latex]L[/latex] est une solution à l'équation [latex]Lu = delta(x)[/latex], où [latex]delta(x)[/latex] est la fonction delta de Dirac. Elle représente la réponse du système à une source ponctuelle ou à une impulsion. Une fois connue, la solution de l'équation inhomogène [latex]Lu = f(x)[/latex] peut être trouvée par convolution : [latex]u(x) = (G * f)(x)[/latex], où [latex]G[/latex] est la solution fondamentale.

Les lois de Morgan sont une paire de règles de transformation de l'algèbre de Boole qui sont fondamentales pour la conception de circuits numériques. La première loi stipule que la négation d'une conjonction est la disjonction des négations : [latex]\neg(P \land Q) \iff (\neg P) \lor (\neg Q)[/latex]. La seconde stipule que la négation d'une disjonction est la conjonction des négations : [latex]\neg(P \lor Q) \iff (\neg P) \land (\neg Q)[/latex].

Un collecteur différentiable est un espace topologique localement similaire à l'espace euclidien, permettant l'application du calcul. Chaque point a un voisinage homéomorphe à un sous-ensemble ouvert de [latex]\mathbb{R}^n[/latex]. Ces systèmes de coordonnées locales, appelés diagrammes, sont reliés par des fonctions de transition lisses, formant un atlas qui définit la structure différentiable du manifold.

L'électronique numérique est basée sur l'algèbre de Boole, un système mathématique de logique introduit par George Boole. Elle utilise deux valeurs, généralement 0 et 1 (ou faux et vrai), et trois opérations de base : AND (conjonction), OR (disjonction) et NOT (négation) : ET (conjonction), OU (disjonction) et SAUF (négation). Ces opérations correspondent directement aux portes logiques qui constituent les éléments de base de tous les circuits numériques.

Ce théorème stipule que pour toute fonction continue [latex]f[/latex] cartographiant un ensemble convexe compact à lui-même, il existe un point [latex]x_0[/latex] tel que [latex]f(x_0) = x_0[/latex]. Ce point est appelé point fixe. De manière informelle, si vous prenez une carte d'un pays, que vous la chiffonnez et que vous la placez à l'intérieur des frontières du pays, il y aura toujours au moins un point sur la carte directement au-dessus de l'emplacement correspondant dans le monde réel.

La condition de Courant-Friedrichs-Lewy (CFL) est un critère de stabilité nécessaire pour les solutions numériques d'équations aux dérivées partielles hyperboliques utilisant des schémas d'intégration temporelle explicites. Elle impose que le pas de temps soit suffisamment petit pour que l'information ne voyage pas plus loin qu'une cellule de la grille spatiale par pas de temps. Pour un cas 1D, [latex]C = u \frac{\Delta t}{\Delta x} \le C_{max}[/latex], garantissant la stabilité numérique.

La fonction de fiabilité, R(t), définit la probabilité qu'un système ou un composant remplisse sa fonction requise sans défaillance pendant un temps donné "t". Pour les systèmes ayant un taux de défaillance constant (λ), elle est décrite par la distribution exponentielle : [latex]R(t) = e^{-\lambda t}[/latex]. Cette fonction est fondamentale pour prédire la longévité et les performances d'un produit.