Rigid motions on discrete spaces

Déplacements sur des espaces discrets En géométrie discrète, les objets euclidiens sont représentés par leurs approximations discrètes, telles que des sous-ensembles du réseau des points à coordonnées entières. Les déplacements de ces ensembles doivent être définis comme des applications depuis et sur un espace discret donné. Une façon de concevoir de telles transformations est de combiner des déplacements continus définis sur un espace euclidien avec un opérateur de discrétisation. Cependant, les déplacements discrétisés ne satisfont souvent plus les propriétés de leurs équivalents continus. En effet, en raison de la discrétisation, de telles transformations ne préservent pas les distances, et la bijectivité et la connexité entre les points sont généralement perdues. Dans le contexte des espaces discrets 2D, nous étudions des déplacements discrétisés sur les réseaux d'entiers de Gauss et d'Eisenstein. Nous caractérisons les déplacements discrétisés bijectifs sur le réseau carré, et les rotations bijectives discrétisées sur le réseau hexagonal régulier. En outre, nous comparons les pertes d'information induites par des déplacements discrétisés non bijectifs définis sur ces deux réseaux. Toutefois, pour des applications pratiques, l'information pertinente n'est pas la bijectivité globale, mais celle d'un déplacement discrétisé restreint à un sous-ensemble fini donné d'un réseau. Nous proposons deux algorithmes testant cette condition pour les sous-ensembles du réseau entier, ainsi qu'un troisième algorithme fournissant des intervalles d'angles optimaux qui préservent cette bijectivité restreinte. Nous nous concentrons ensuite sur les déplacements discrétisés sur le réseau cubique 3D. Tout d'abord, nous étudions à l'échelle locale des défauts géométriques et topologiques induits par des déplacements discrétisés. Une telle analyse consiste à générer toutes les images d'un ensemble du réseau fini sous des déplacements discrétisés. Un tel problème revient à calculer un arrangement d'hypersurfaces dans un espace de paramètres de dimension six. La dimensionnalité et les cas dégénérés rendent le problème insoluble, en pratique, par les techniques usuelles. Nous proposons une solution ad hoc reposant sur un découplage des paramètres, et un algorithme pour calculer des points d'échantillonnage de composantes connexes 3D dans un arrangement de polynômes du second degré. Enfin, nous nous concentrons sur le problème ouvert de déterminer si une rotation discrétisée 3D est bijective ou non. Dans notre approche, nous explorons les propriétés arithmétiques des quaternions de Lipschitz. Ceci conduit à un algorithme qui détermine si une rotation discrétisée donnée, associée à un quaternion de Lipschitz, est bijective ou non