Candelpergher, B.; Nosmas, Jean-Claude; Pham, Frédéric
Premiers pas en calcul étranger
Annales de l'institut Fourier, Tome 43 (1993) no. 1 , p. 201-224
Zbl 0785.30017 | MR 94f:34104 | 8 citations dans Numdam
doi : 10.5802/aif.1327
URL stable : http://www.numdam.org/item?id=AIF_1993__43_1_201_0

Cet exposé est une introduction au calcul étranger d’Écalle, c’est-à-dire au calcul des obstructions à la sommabilité de Borel d’une grande classe de séries formelles, les fonctions résurgentes d’Écalle. La théorie d’Écalle éclaire d’un jour neuf le célèbre phénomène de Stokes qui est illustré ici dans le contexte de la méthode du col.
The expository paper is an introduction to Écalle’s alien calculus, i.e. the calculus of obstructions to Borel summability of a wide class of formal series, Écalle’s resurgent functions. Écalle’s theory sheds a new light on the celebrated Stokes phenomenon, which is illustrated here in connection with the saddlepoint method.

Bibliographie

[E1] J. Écalle, Les fonctions résurgentes, Publ. Math. Université Paris-Sud (3 tomes), 1981. Zbl 0499.30034

[E2] J. Écalle, Cinq applications des fonctions résurgentes, (preprint 84 T 62, Orsay), 1984.

[E3] J. Écalle, Finitude des cycles limites et accéléro-sommation de l'application de retour [in Bifurcations of planar vector fields], J.P. Françoise & J.C. Roussarie Ed., Lecture Notes in Maths n° 1455, Springer, 1990. MR 92e:58166 | Zbl 0729.34016

[E4] J. Écalle, Fonctions analysables et preuve constructive de la conjecture de Dulac, Actualités Mathématiques, Hermann (à paraître).

Exégèse niçoise :

[C] B. Candelpergher, Une introduction à la résurgence, Gazette des Mathématiciens (Soc. Math. France), 42 (oct. 89), (peut aider le lecteur dans ses premiers pas). MR 91b:30123 | Zbl 0825.30006

[CNP] B. Candelpergher, Jc. Nosmas et F. Pham, Approche de la résurgence, à paraître dans Actualités Mathématiques, Hermann (livre dont le présent exposé constitue un avant-goût).

[Ph1] F. Pham, Resurgence, Quantized Canonical Transformations, and Multi-Instanton Expansions [in Algebraic Analysis] (paper dedicated to M. Sato), Acad. Press, 1988.

[Ph2] F. Pham, Résurgence d'un thème de Huygens-Fresnel, Publ. Math. IHES, 68 (volume en l'honneur de R. Thom) (1988). Numdam | MR 90g:58133 | Zbl 0688.35093

[Ph3] F. Pham, Fonctions résurgentes implicites, C.R. Acad. Sci. Paris, 309, Sér. I (1989), 999-1001. MR 91k:32007 | Zbl 0734.32001

[Ji] A.O. Jidoumou, Modèles de résurgence paramétrique (fonctions d'Airy et cylindro-paraboliques), Thèse de Doctorat, Nice, 1990 (à paraître dans J. Math. Pures Appl.). Zbl 0867.34046

B. Malgrange a été le premier à populariser les travaux d'Écalle :

[Ma1] B. Malgrange, Travaux d'Écalle et de Martinet-Ramis sur les systèmes dynamiques, Sém. Bourbaki 1981-1982, Astérisque, 92-93, exp. n° 582 (1982). Numdam | Zbl 0526.58009

[Ma2] B. Malgrange, Introduction aux travaux de J. Écalle, L'Enseignement Mathématique, 31 (1985), 261-282. MR 87j:32002 | Zbl 0601.58043

C'est lui notamment qui a permis à Écalle et Voros de comparer leurs démarches :

[V] A. Voros, The return of the quartic oscillator (the complex WKB method), Ann. Inst. H. Poincaré, 29, 3 (1983). Numdam | MR 86m:81051 | Zbl 0526.34046

Sur le même sujet voir aussi :

[DDP] E. Delabaere, H. Dillinger, F. Pham, Résurgence de Voros et périodes des courbes hyperelliptiques, Ann. Inst. Fourier, 43, 1 (1993), 163-199. Numdam | MR 94i:34115 | Zbl 0766.34032

Avec des motivations qui recoupent celles d'Écalle, Martinet et Ramis ont développé un formalisme sensiblement différent :

[MR1] J. Martinet, J.P. Ramis, Problèmes de modules pour les équations différentielles non linéaires du premier ordre, Publ. Math. IHES, 55 (1982), 117-214. Numdam | MR 84k:34011 | Zbl 0546.58038

[MR2] J. Martinet, J.P. Ramis, Théorie de Galois différentielle et resommation [in Computer Algebra and Differential Equations], E. Tournier Ed., Acad. Press, 1984. Zbl 0722.12007

[MR3] J. Martinet, J.P. Ramis, Théorie de Cauchy sauvage (livre en préparation).

Pour ces auteurs, les fonctions résurgentes sont des fonctions analytiques dans des voisinages infiniment petits de l'origine (leur variable x étant l'inverse de la nôtre), qu'il s'agit de prolonger analytiquement dans la partie standard du plan complexe. Lors de ces prolongements analytiques on prendra garde d'éviter les singularités infiniment proches (que la transformation de Borel permet de “regarder à la loupe”). Selon le chemin choisi pour les éviter on obtiendra des prolongements analytiques différents (qui seront les sommations de Borel latérales, et leurs généralisations appelées accéléro-sommations d'Écalle, dont nous n'avons pas parlé ici). Dans ce point de vue, les phénomènes de Stokes mesurent donc le défaut de monodromie autour des singularités infiniment proches. Très séduisant pour un géomètre, ce point de vue éclaire d'une lumière neuve une question fascinante : que dire du prolongement analytique d'une fonction qui n'est connue qu'approximativement ?

A propos des phénomènes de Stokes, les références sont innombrables. En voici deux particulièrement instructives :

[Di] R.B. Dingle, Asymptotic Expansions : their Derivation and Interpretation, Academic Press, 1973. MR 58 #17673 | Zbl 0279.41030

[Be] M.V. Berry, Stokes Phenomenon : Smoothing a Victorian Discontinuity, Publ. Math. IHES, 68 (vol. en l'honneur de R. Thom) (1988). Numdam | MR 90j:58019 | Zbl 0701.58012