Steklov and Neumann eigenvalues : inequalities, asymptotic and mixed problems

Valeurs propres de Steklov et de Neumann : inégalités, problèmes asymptotiques et problèmes mixtes Cette thèse est consacrée à l'étude des valeurs propres de Neumann, des valeurs propres de Steklov et des relations entre elles. La motivation initiale de cette thèse était de prouver que, dans le plan, le produit entre le périmètre et la première valeur propre de Steklov est toujours inférieur au produit entre l'aire et la première valeur propre de Neumann. Motivés par la recherche de contre-exemples à cette inégalité, nous donnons, dans la première partie de cette thèse, une description complète du comportement asymptotique des valeurs propres de Steklov dans un domaine en haltère constitué de deux ensembles de Lipschitz reliés par un tube mince de largeur qui va à zéro. En utilisant ces résultats dans le cas bidimensionnel, nous trouvons que l'inégalitè n'est pas toujours vraie. Nous étudions l'inégalité dans le cadre convexe, en prouvant une forme plus faible de l'inégalité pour tous les domaines convexes et en prouvant l'inégalité pour une classe spéciale de polygones convexes. Nous donnons également le comportement asymptotique des valeurs propres de Neumann et de Steklov sur des domaines convexes qui s'effondrent, en reliant de cette façcon ces deux valeurs propres aux valeurs propres de type Sturm-Liouville. Dans la deuxième partie de cette thèse, en utilisant les résultats concernant le comportement asymptotique des valeurs propres de Neumann sur les domaines effondrés et une analyse fine des fonctions propres de Sturm-Liouville, nous étudions le problème de maximisation des valeurs propres de Neumann sous contrainte de diamètre. Dans la dernière partie de la thèse, nous étudions le valeurs propres de Steklov-Dirichlet. Après une première discussion sur les propriétés de régularité des fonctions propres de Steklov-Dirichlet, nous obtenons un résultat de stabilité pour les valeurs propres. Nous étudions le problème d'optimisation sous une contrainte de mesure sur l'ensemble dans lequel nous imposons des conditions de Steklov, nous prouvons l'existence d'un minimiseur et la non-existence d'un maximiseur. Dans le plan, nous prouvons un résultat de continuité pour les valeurs propres sous une certaine contrainte topologique.