Cette thèse explore les aspects arithmétiques des corps de fonctions, considérés comme des analogues des corps de nombres. Nous commençons par théorie classique : anneaux de valuation, places et diviseurs, pour conclure avec le théorème de Riemann–Roch et ses conséquences. Nous étudions ensuite les extensions algébriques de corps de fonctions, notamment les extensions galoisiennes, la formule du genre de Hurwitz et les extensions du corps des constantes, avec une application aux corps de fonctions elliptiques. Une seconde partie développe la théorie des caractères, conduisant à des applications des sommes de Gauss et de Jacobi à la résolution d’équations diophantiennes sur les corps finis. La contribution principale est présentée dans le dernier chapitre : un analogue, pour les corps de fonctions, de résultats portant sur la fonction diviseur et les entiers B-libres. Nous introduisons les polynômes B-libres et établissons des estimations asymptotiques pour la moyenne de la fonction diviseur, généralisant ainsi les résultats de Camargo [dC24] au cadre des corps de fonctions.

La mesure de Mahler (logarithmique) de P, une fonction rationnelle non nulle à n variables, est définie comme la moyenne arithmétique de log |P| restreinte au tore n-dimensionnel standard (T^n = {(x_1, ..., x_n) ∈ (C*)^n: |x_i| = 1, for all 1 ≤ i ≤ n}) par rapport à la mesure de Haar unique (mesure d'arc normalisée) sur T^n. Elle a des liens avec les hauteurs, les volumes hyperboliques, la dynamique arithmétique et les valeurs spéciales des fonctions L. Il existe plusieurs généralisations de cette définition dans la littérature. Cette thèse se consacre à l'exploration de deux de ces généralisations : premièrement, lorsque le tore unité est remplacé par un tore à rayons arbitraires (T_{a_1, ..., a_n})^n = {(x_1, ..., x_n) ∈ (C*)^n: |x_i| = a_i, for all 1 ≤ i ≤ n} (appelée \textit{mesure de Mahler généralisée}), et deuxièmement, lorsque la mesure d'arc normalisée sur le tore unité est remplacée par la mesure d'aire normalisée sur le disque unité (appelée \textit{mesure de Mahler aréale}). Notre objectif principal est de quantifier le comportement de la mesure de Mahler de $P$ sous de telles modifications. Cette thèse est structurée en cinq projets. 1. Dans le chapitre 1, nous étudions la définition de la mesure de Mahler généralisée pour tous les polynômes de Laurent à n variables lorsqu'ils ne s'annulent pas sur le tore d'intégration. Ce travail a été publié dans [106]. 2. Le chapitre 2 présente des évaluations non triviales de la mesure de Mahler aréale des polynômes à plusieurs variables, définie par Pritsker. Ce travail est réalisé en collaboration avec Lalin, et publié dans [84]. 3. Dans le chapitre 3, nous étudions comment la mesure de Mahler aréale change lorsque l'on effectue un changement de variables par puissance sur les polynômes. Ceci est un travail conjoint avec Lalin, et publié dans [83]. 4. Dans le chapitre 4, nous étudions la mesure de Mahler d'une famille particulière de fonctions rationnelles à un nombre arbitraire de variables et à un degré arbitraire dans l'une des variables. Ce travail est réalisé en collaboration avec Lalín et Nair, et sera publié dans [81]. 5. Le chapitre 5 est consacré à l'évaluation de la mesure de Mahler aréale d'une famille de polynômes en utilisant l'analogue aréal de la mesure de Mahler zêta. Il s'agit d'un travail collaboratif en cours avec Lalin, Nair et Ringeling.

Les polynômes sont une entité fondamentale en mathématiques, notamment en théorie des nombres. Les fonctions de hauteur sont utilisées pour étudier les polynômes de manière systématique et, dans de nombreux cas, simplifient grandement la preuve de théorèmes complexes. Les fonctions \(L\) forment une autre classe d'objets mathématiques qui trouvent une grande importance dans la théorie des nombres. La célèbre fonction zêta de Riemann est l'un des exemples les plus connus et les plus fondamentaux d'une fonction \(L\). Cette thèse s'articule autour de la mesure de Mahler, une fonction de hauteur sur les polynômes qui apparaît souvent comme des valeurs spéciales des fonctions \(L\) et forme un lien mystérieux entre ces deux domaines de recherche. Notre objectif est d'explorer trois questions concernant la mesure de Mahler de plusieurs familles de polynômes construites via certaines transformations de Möbius. Le premier résultat, publié dans [Bull. Lond. Math. Soc. 55 (2023), 1129-1142], décrit une famille de transformations non triviales qui, appliquées à n'importe quel polynôme, donnent des polynômes de plus en plus complexes sans changer sa mesure de Mahler. Cela conduit à plusieurs identités entre la mesure de Mahler des polynômes et résout de nombreuses relations conjecturales. Dans le deuxième résultat, nous obtenons des formules explicites pour la mesure de Mahler des familles polynomiales pouvant avoir autant de variables que souhaité. Ces mesures de Mahler sont exprimées en termes de valeurs \(\zeta\) et de valeurs \(L\) correspondant au caractère primitif de Dirichlet de conducteur 3. Le résultat s'appuie sur les idées de Lalín pour construire de telles familles de \(n\)-variables dans un nouveau direction, ouvrant les portes à de nombreuses autres relations intéressantes du même genre. Ce résultat a été soumis pour publication. Enfin, notre troisième résultat, accepté pour publication, concerne la mesure de Mahler d'une autre famille de polynômes \(n\)-variables qui ont des degrés non linéaires, par opposition aux familles des travaux de Lalín et à notre deuxième résultat dans lequel chaque variable avait un degré linéaire. Ce résultat conduit à l'expression de la mesure de Mahler en termes de plusieurs polylogarithmes de longueur 2 qui sont réduits à des polylogarithmes de longueur un en utilisant des identités appropriées. Nous présentons certains exemples où ces expressions peuvent être écrites en termes de valeurs zêta et de valeurs de fonctions \(L\) de Dirichlet de caractères de conducteurs 4, 8 et 12.

En mathématiques, une hauteur est une fonction utilisée pour mesurer la complexité d’un objet. Lorsqu’uniquement un nombre fini d’éléments possèdent une hauteur bornée, on dit alors que cette hauteur possède la propriété de Northcott. Un des intérêts de cette propriété est que les hauteurs la possédant peuvent être utilisées pour distinguer des sous-ensembles finis d’une famille infinie d’objets. Récemment, Pazuki et Pengo [47] ont étudié la propriété de Northcott où la hauteur considérée était l’évaluation de fonctions zêta de Dedekind en un entier n. Ce mémoire contient, en premier lieu, une étude similaire sur l’évaluation de fonctions zêta de corps de fonctions. Ce premier article pousse cette réflexion sur un plus grand domaine en considérant l’évaluation sur n’importe quel point s du plan complexe au lieu de valeurs entières n. On y montre que pour les points appartenant à une certaine région {s ∈ C ∶ Re(s) < σ0} où 0 < σ0 < 1/2, la hauteur considérée possède la propritété de Northcott et que ceux qui appartiennent à la région {s ∈ C ∶ Re(s) > 1/2} ne la possèdent pas. En prenant comme contexte les résultats du premier article, nous retournerons ensuite, dans un deuxième article, à la première situation des fonctions zêta de Dedekind pour étudier la question sur ce domaine étendu. Les résultats sur la propriété de Northcott sont différents et on trouve que le scénario sur les corps de fonctions est taché de disques non Northcott autour des entiers négatifs. Ces deux articles seront précédés d’une introduction à la théorie des corps de nombres et des corps de fonctions jusqu’à la définition de leur fonction zêta respective. Enfin, nous incluerons également une discussion des différences entre ces deux théories qui culminera à des définitions alternatives de leur fonction zêta. Ultimement, cette introduction pourvoira tous les outils nécessaires pour attaquer la question de la propriété de Northcott abordée dans les articles.

Dans cette thèse, nous considérons quatre cas de conjectures de Boyd pour la mesure de Mahler de polynômes. Le premier cas concerne un polynôme associé à une courbe de genre 1, deux autres cas couvrent des courbes de genre 2, et le dernier cas traite d’une courbe de genre 3. Pour le cas de la courbe de genre 1, nous étudions une identité conjecturée par Boyd et prouvée par Boyd et Rodriguez-Villegas. On trouve un expression de la mesure de Mahler donnée par une combinaison linéaire de certaines valeurs du dilogarithme de Bloch-Wigner. En combinant cela avec le résultat prouvé par Boyd et Rodriguez-Villegas, nous pouvons établir certaines identités entre différentes valeurs du dilogarithme de Bloch-Wigner. Pour les problèmes liés aux courbes de genre 2, nous utilisons le régulateur elliptique pour récupérer des identités entre les mesures de Mahler des certaines familles de courbes de genre 2 qui ont ́eté conjecturées par Boyd et prouvèes par Bertin et Zudilin en différenciant le paramètre des formules de la mesure de Mahler et en utilisant des identités hypergéométriques. Pour le cas impliquant la courbe de genre 3, nous utilisons le régulateur elliptique pour prouver une identité entièrement nouvelle entre les mesures de Mahler d’une famille polynomiale de genre 3 et d’une famille polynomiale de genre 1 qui à été initialement conjectur ́ee par Liu et Qin. Comme nos preuves pour les cas des courbes des genres 2 et 3 impliquent le régulateur, elles éclairent la relation des mesures de Mahler des familles des genres 2 ou 3 avec des valeurs spéciales des fonctions L associées aux familles de genre 1.

Le but principal de ce mémoire est de calculer la mesure de Mahler logarithmique d’une famille de polynômes à trois variables x^n + 1 + (x^(n−1) + 1)y + (x − 1)z. Pour réaliser cet objectif, on intègre des régulateurs définis sur des complexes motiviques polylogarithmiques. Pour comprendre ces régulateurs, on explore les propriétés des polylogarithmes et démontre quelques identités polylogarithmiques. Ensuite, on utilise les régulateurs afin de simplifier l’intégrante. Notre résultat est une formule qui relie la mesure de Mahler de la famille de polynômes susmentionnée au dilogarithme de Bloch–Wigner et à la fonction zêta de Riemann.

Un nombre naturel n est dit congruent si il est l’aire d’un triangle rectangle dont tous les cotés sont de longueur rationnelle. Le problème des nombres congruents consiste à déterminer quels nombres sont congruents. Cette question, connue depuis plus de 1000 ans, est toujours ouverte. Elle est liée à la théorie des courbes elliptiques, car le naturel n est congruent si et seulement si la courbe elliptique y²=x³-n²x possède un point rationnel d’ordre infini. Ce lien entre les nombres congruents et les courbes elliptiques permet d’accéder à des techniques venant de la géométrie algébrique. Une de ces méthodes est le concept des matrices de Monsky qui peuvent être utilisées pour calculer la taille du groupe de 2-Selmer de la courbe elliptique y²=x³-n²x. On peut utiliser ces matrices afin de trouver de nouvelles familles infinies de nombres non-congruents. Cette relation introduit aussi des généralisations possibles au problème des nombres congruents. Par exemple, nous pouvons considérer le problème des nombres θ-congruent qui étudie des triangles avec un avec un angle fixé de taille θ au lieu de seulement des triangles rectangles. Ce problème est aussi lié aux courbes elliptiques et le concept des matrices de Monsky peut être étendu à ce cas. En fait, les matrices de Monsky peuvent être généralisées à n’importe quelle courbe elliptique qui possède une forme de Legendre sur les rationnels. Le but de ce mémoire est de construire une telle généralisation puis de l’appliquer à des problèmes de géométrie arithmétique afin de reprouver efficacement de vieux résultats ainsi que d’en trouver de nouveaux.

Le présent mémoire traite une variation de la mesure de Mahler où l'intégrale de définition est réalisée sur un tore plus général. Notre travail est basé sur une famille de polynômes tempérée originellement étudiée par Boyd, P_k (x, y) = x + 1/x + y + 1/y + k avec k ∈ R_{>4}. Pour le k = 4 cas, nous utilisons des valeurs spéciales du dilogarithme de Bloch-Wigner pour obtenir la mesure de Mahler de P_4 sur un tore arbitraire (T_ {a, b})^2 = {(x, y) ∈ C* X C* : | x | = a, | y | = b } avec a, b ∈ R_{> 0}. Ensuite, nous établissons une relation entre la mesure de Mahler de P_8 sur un tore (T_ {a, √a} )^2 et sa mesure de Mahler standard. La combinaison de cette relation avec des résultats de Lalin, Rogers et Zudilin conduit à une formule impliquant les mesures de Mahler généralisées de ce polynôme données en termes de L' (E, 0). Au final, nous proposons une stratégie pour prouver des résultats similaires dans le cas général k> 4 sur (T_ {a, b})^2 avec certaines restrictions sur a, b.

Ce mémoire a pour but de donner une introduction simple et brève à la mesure de Mahler et ses liens avec les fonctions-L de courbes elliptiques. Le point culminant de cette théorie se cache dans les conjectures de Bloch-Beı̆linson que nous tentons d’expliquer à la fin du chapitre 2, les deux premiers chapitres servant principalement à développer la matière nécessaire à leur compréhension et à introduire le problème principal de ce mémoire qui est de trouver une relation entre la mesure de Mahler de y 2 + 4xy + 2y − x 3 et la fonction-L de la courbe elliptique associée. À cet effet, nous remarquons que la relation conjecturée par D. Boyd [1] est en fait fausse mais étudions tout de même les cycles d’homologie et les chemins d’intégration associés aux courbes elliptiques y 2 + 4xy + 2y − x 3 = 0 et (1 + x)(1 + y)(x + y) + 2xy = 0.

L'objectif de ce mémoire est de dénombrer les polynômes irréductibles unitaires sur un corps fini en prescrivant des contraintes sur les coefficients. Dans les prochaines pages, il sera question de fixer simplement des coefficients, ou simplement de fixer leur signe, leur cubicité ou leur quarticité.

Le but de ce mémoire est de dénombrer les polynômes irréductibles unitaires dans les corps finis avec certaines conditions sur les coefficients. Notre première condition sera de fixer la trace du polynôme. Par la suite, nous choisirons la cotrace lorsque la trace sera déjà fixée à zéro. Finalement, nous discuterons du cas où la trace et le terme constant sont fixés en même temps.

Bloch et Beilinson ont proposé plusieurs conjectures sur les liens entre les applications régulateurs du groupe de K-théorie algébrique associée à une courbe modulaire et des valeurs spéciales de fonction L. Fixons N, un entier naturel et considérons le sous-groupe de congruence $\Gamma_0(N)$. Le présent mémoire démontre une formule explicite entre le régulateur de la courbe modulaire $X_0(N)$ appliqué à une forme primitive et une valeur spéciale de la fonction L associée.

Ce mémoire s’applique à étudier d’abord, dans la première partie, la mesure de Mahler des polynômes à une seule variable. Il commence en donnant des définitions et quelques résultats pertinents pour le calcul de telle hauteur. Il aborde aussi le sujet de la question de Lehmer, la conjecture la plus célèbre dans le domaine, donne quelques exemples et résultats ayant pour but de résoudre la question. Ensuite, il y a l’extension de la mesure de Mahler sur les polynômes à plusieurs variables, une démarche semblable au premier cas de la mesure de Mahler, et le sujet des points limites avec quelques exemples. Dans la seconde partie, on commence par donner des définitions concernant un ordre supérieur de la mesure de Mahler, et des généralisations en passant des polynômes simples aux polynômes à plusieurs variables. La question de Lehmer existe aussi dans le domaine de la mesure de Mahler supérieure, mais avec des réponses totalement différentes. À la fin, on arrive à notre objectif, qui sera la démonstration de la généralisation d’un théorème de Boyd-Lawton, ce dernier met en évidence une relation entre la mesure de Mahler des polynômes à plusieurs variables avec la limite de la mesure de Mahler des polynômes à une seule variable. Ce résultat a des conséquences en termes de la conjecture de Lehmer et sert à clarifier la relation entre les valeurs de la mesure de Mahler des polynômes à une variable et celles des polynômes à plusieurs variables, qui, en effet, sont très différentes en nature.

Nous exprimons la mesure de Mahler 2-supérieure et 3-supérieure de certaines fonctions rationnelles en terme de valeurs spéciales de la fonction zêta, de fonctions L et de polylogarithmes multiples. Les résultats obtenus sont une généralisation de ceux obtenus dans [10] pour la mesure de Mahler classique. On améliore un de ces résultats en réduisant une combinaison linéaire de polylogarithmes multiples en termes de valeurs spéciales de fonctions L. On termine avec la réduction complète d’un cas particuler.