Study of the Local Rotation Set
Étude de l'ensemble de rotation local
Résumé
In this thesis we are interested in the local dynamics around of a compact invariant sub-manifold and in the rotation number theory. In [Nai82] V.A Naihul' proved that, among analytic or area preserving diffeomorphisms in the plane which are isotopic to the identity fix 0 and whose derivative at 0 is a rotation, the angle of this rotation is invariant by topological conjugation. This result of Naishul' was generalized in many directions (see [GP95], [GLP96] and [Pon12]). For example in [GP95] J.-M. Gambaudo and E. Pécou considered diffeomorphisms in ℝ^{n+2}, which possess an invariant n-dimensional torus T^n whose dynamics restricted to the torus is topologically conjugate to an irrational rotation. They defined a rotation number, and proved that this number is invariant by topological conjugation among volume-preserving maps. In the first part of the second chapter of this thesis, we propose to introduce a notion of local rotation set for local homeomorphisms, which preserve a compact sub-manifold of codimension 2 whose normal bundle is trivial. Using this set, we will deduce a result which generalizes the above mentioned works. In [Rue85] D. Ruelle considered measure preserving diffeomorphisms of a surface whose tangent bundle is trivial. He associated to them a real number called the Ruelle invariant. The constructions made in this thesis will permit us to see this number as a local rotation set over a measure. The invariance by topological conjugation of this set will us permit, at the end of the second chapter, to prove the following result due to J.-M- Gambaudo and E. Ghys: the Ruelle invariant is invariant by topological conjugacy. Let Homeo₀(ℝ²;0) be the set of all homeomorphisms of the plane isotopic to the identity and which fix 0. Recently in [LeR13] F. Le Roux gave the definition of the local rotation set around of 0 of a general isotopy I in Homeo₀(ℝ²;0) from the identity to a homeomorphism f and he asked if this set is always an interval. In the third chapter of this thesis we give a positive answers to this question and to the analogous question in the case of the open annulus.
Dans cette thèse nous nous intéressons à la dynamique locale autour d'une sous-variété compacte invariante et à la théorie du nombre de rotation. Dans [Nai82] V. A. Naishul' a montré que parmi les difféomorphismes du plan isotopes à l'identité qui fixent 0, qui préservent l'aire (ou analytiques) et dont la différentielle en 0 est une rotation, l'angle de cette rotation est un invariant de conjugaison topologique. Ce résultat de Naishul', a été généralisé dans plusieurs directions (voir [GP95], [GLP96] et [Pon12]). Par exemple en dimension supérieure, dans [GP95] J.-M. Gambaudo et E. Pécou ont considéré des difféomorphismes de ℝ^{n+2} qui possèdent un tore T^n de dimension n invariant dont la dynamique est topologiquement conjuguée à une rotation irrationnelle. Ils ont défini un nombre de rotation et ont démontré que ce nombre est invariant de conjugaison topologique (par exemple lorsque le difféomorphisme préserve un volume). Dans la première partie du deuxième chapitre de cette thèse, nous proposons d'introduire une notion d'ensemble de rotation local pour les homéomorphismes locaux qui préservent une sous-variété compacte de codimension 2 dont le fibré normal est trivial. A l'aide de cet ensemble, nous déduirons un résultat qui généralise les travaux en dimension supérieure cités plus haut. Dans [Rue85] D. Ruelle a considéré des difféomorphismes d'une surface dont le fibré tangent est trivial qui préservent une mesure. Il leur a associé un nombre réel qui a été appelé l'invariant de Ruelle. Les constructions de cette thèse nous permettront de voir cet invariant comme un ensemble de rotation local au-dessus d'une mesure. A l'aide de l'invariance par conjugaison de cet ensemble de rotation, nous allons retrouver, à la fin du deuxième chapitre, le résultat démontré par J.-M. Gambaudo et E. Ghys dans [GG97] : l'invariant de Ruelle est en fait invariant de conjugaison topologique. Soit Homeo₀(ℝ²;0) l'ensemble des homéomorphismes du plan ℝ² isotopes a l'identité qui fixent l'origine 0∈ℝ². Récemment dans [LeR13], F. Le Roux a donné une définition de l'ensemble de rotation local autour de d'une isotopie dans Homeo₀(ℝ²;0) issue de l'identité, et il a posé la question suivante : cet ensemble est-il toujours un intervalle ? Dans le troisième chapitre de cette thèse, nous allons donner une réponse positive à cette question et aussi à la question analogue dans le cas de l'anneau ouvert.
Origine : Version validée par le jury (STAR)