Méthodes numériques et algèbres de Hopf d'arbres
Numerical methods and Hopf algebras of trees

Clermont-Ferrand, jeudi 23 et vendredi 24 octobre 2008



Programme/Schedule

Jeudi 23 octobre 2008 :

9h00-10h00 : Ernst Hairer (Université de Genève)

Origin of trees in numerical ordinary differential equations

In the seminal work of John Butcher (1963-1972) the algebraic structure of integration methods has been clarified and the use of trees has been emphasized to get a better understanding of order conditions for Runge–Kutta methods. Based on this work, Hairer and Wanner (1974) have introduced B-series (“B” in honour of John Butcher) which are nowadays a fundamental tool for studying integration methods. In this talk we present the origin of this development, and we discuss various applications and extensions of the use of trees in numerically solving ordinary differential equations.


10h30-11h15 : Dominique Manchon (CNRS-Université Blaise Pascal)

Introduction aux algèbres de Hopf filtrées connexes

Après une brève introduction aux algèbres de Hopf en général, nous porterons notre attention sur les algèbres de Hopf filtrées connexes, qui sont particulièrement bien adaptées aux constructions récursives. Nous aborderons le mécanisme de la décomposition de Birkhoff et de la renormalisation, puis nous présenterons en illustration l'algèbre de Hopf de Connes-Kreimer ainsi que d'autres exemples d'algèbres de Hopf d'arbres enracinés.

11h30-12h15 : Philippe Chartier (INRIA Rennes/ENS Cachan, antenne de Bruz)

Numerical methods preserving polynomial invariants or volume forms



Déjeuner

14h30-15h15 : Damien Calaque (Université Lyon 1)


Deux algèbres de Hopf d'arbres en interaction

Dans cet expose on présentera les structures algébriques qui sont en jeu derriere le "backward error analysis character" de Murua. Il s'agit d'un travail en commun avec K. Ebrahimi-Fard et D. Manchon.

15h30-16h15 : Gilles Vilmart (INRIA Rennes/ENS Cachan et Université de Genève)

Intégration numérique géométrique et formalisme des B-séries

On présente les principales idées de la théorie des équations modifiées (backward error analysis) utilisée pour l'étude d'intégrateurs numériques géométriques pour des équations différentielles ordinaires. On étudie spécifiquement le cas des intégrateurs développables en B-séries, qui inclut notamment toutes les méthodes de Runge-Kutta. On introduit une nouvelle loi de composition sur les B-séries, appelée "loi de substitution" et correspondant à la composition des champs de vecteurs. Il a été démontré récemment que cette loi permet de construire une nouvelle algèbre de Hopf sur les arbres (Calaque, Ebrahimi-Fard, Manchon, 2008).

Vendredi 24 octobre 2008 :

10h00-10h45 : Hans Munthe-Kaas (Université de Bergen)

Lie-Butcher series


Lie group integrators are numerical integrators based on (possibly) non-commutative Lie group actions on a manifold. In the talk we will briefly discuss such methods, and the Hopf algebra underlying the analysis of these. This algebra combines the Butcher-Connes-Kreimer Hopf algebra with the shuffle Hopf algebra of the universal enveloping algebra of a free Lie algebra in a common algebraic structure. The resulting Lie-Butcher series can be seen as a refinement of classical Lie series on manifolds, and the classical B-series appear as the special case where the group action is commutative.

11h15-12h00 : Frédéric Chapoton (CNRS-Université Lyon 1)

Sur une série formelle en arbres à coefficients dans Q(q)

On décrit une famille à un paramètre d'éléments dans un groupe de séries formelles en arbres. Cette famille provient d'une famille d'idempotents de Lie appartenant à l'algèbre des descentes du groupe symétrique. On montre qu'on peut spécialiser en 1 le paramètre q. On retrouve dans ce cas un élément remarquable, qui est une sorte de logarithme en arbres, et qui apparaît dans les travaux de divers auteurs.

Déjeuner

14h00-14h45 : Ander Murua (Université de San Sebastiàn-Donostia)


An algebraic theory of order

In this talk, we present an abstract framework which describes algebraically the derivation of order conditions independently of the nature of the differential equations considered or the type of integrators used to solve them. Our structure includes a Hopf algebra of functions,  whose properties are used to answer several questions of prime interest in numerical analysis. In particular, we show that, under some mild assumptions, there exist integrators of arbitrarily high orders for arbitrary (modified) vector fields. This is a joint work with Philippe Chartier.

15h00-15h45 : Kurusch Ebrahimi-Fard (Université de Haute Alsace/Université de Saragosse)

On the pre-Lie Magnus and Fer expansions and linear dendriform equations

In this talk we review recent work on the classical Magnus and Fer expansions, unveiling a new structure by using the language of dendriform and pre-Lie algebras as well as Hopf algebras of rooted trees. We introduce a particular class of linear equations in dendriform algebras and its solutions. Motivations as well as several applications are provided (This is joint work with D. Manchon). Slides of the talk.