This book collects papers mainly presented at the "International Conference on Partial Differential Equations: Theory, Control and Approximation" (May 28 to June 1, 2012 in Shanghai) in honor of the scientific legacy of the exceptional mathematician Jacques-Louis Lions. The contributors are leading experts from all over the world, including members of the Academies of Sciences in France, the USA and China etc., and their papers cover key fields of research, e.g. partial differential equations, control theory and numerical analysis, that Jacques-Louis Lions created or contributed so much to establishing.

This book collects papers mainly presented at the "International Conference on Partial Differential Equations: Theory, Control and Approximation" (May 28 to June 1, 2012 in Shanghai) in honor of the scientific legacy of the exceptional mathematician Jacques-Louis Lions. The contributors are leading experts from all over the world, including members of the Academies of Sciences in France, the USA and China etc., and their papers cover key fields of research, e.g. partial differential equations, control theory and numerical analysis, that Jacques-Louis Lions created or contributed so much to establishing.

Ce cours est une introduction A la modA(c)lisation mathA(c)matique et A l'analyse numA(c)rique pour la chimie molA(c)culaire quantique, un champ peu connu des mathA(c)maticiens et pourtant riche en sujets d'investigation. Le point de vue choisi est celui du mathA(c)maticien appliquA(c). Le cours est construit de maniA]re auto-consistante. Seules des notions de base en analyse fonctionnelle sont requises pour l'aborder. Les outils mathA(c)matiques plus A(c)laborA(c)s sont introduits progressivement et les connaissances nA(c)cessaires en physique et en thA(c)orie spectrale sont regroupA(c)es dans des annexes. On prA(c)sente d'abord les modA]les les plus utilisA(c)s en pratique. Puis, on analyse ces modA]les d'un point de vue mathA(c)matique (questions d'existence de solutions, d'unicitA(c), ...). On introduit ensuite les diffA(c)rentes stratA(c)gies numA(c)riques employA(c)es pour la rA(c)solution pratique, et on fournit, quand ceci est possible, des A(c)lA(c)ments d'analyse numA(c)rique de ces mA(c)thodes. Les liens existants entre les modA]les de la chimie molA(c)culaire et des sujets connexes sont aussi explorA(c)s: modA(c)lisation de la phase liquide, physique de l'A(c)tat cristallin, biologie, simulation des matA(c)riaux, ... Le cours peut aussi intA(c)resser le chimiste ou le physicien curieux de comprendre les techniques mathA(c)matiques dont relA]vent les modA]les qu'il utilise, et de dA(c)couvrir comment de telles techniques peuvent amA(c)liorer significativement l'efficacitA(c) et la qualitA(c) des simulations numA(c)riques.

The book is an introduction to the mathematical modelling and the numerical analysis for computational quantum chemistry. The text isself-consistent: no particular familiarity with the subject nor the mathematical tools is required. Only a basic training in functional analysis is necessary. The models are introduced and discussed. They are analyzed mathematically. The numerical techniques are presented and, when possible, also analyzed. Topics closely related to molecular simulation are also addressed, such as solid state physics, liquid state physics, biology, and materials science. The book can
also be useful for students and researchers of those fields, curious about the mathematical techniques and the numerical strategies.

L'analyse numerique de deux types de discretisations variationnelles est effectuee en detail pour des problemes elliptiques: les methodes spectrales et les methodes d'elements finis. L'originalite de cet ouvrage est d'inserer ces deux types de discretisation dans un cadre abstrait commun, ce qui permet au lecteur d'etendre l'approche a bien d'autres methodes et problemes.

Les mA(c)thodes spectrales sont une technique rA(c)cente d'approximation de la solution d'A(c)quations aux dA(c)rivA(c)es partielles par des polynAmes de haut degrA(c). Elles ont un degrA(c) de prA(c)cision infini: l'ordre de l'erreur ne dA(c)pend que de la solution A approcher. Leur utilisation s'est A(c)normA(c)ment dA(c)veloppA(c)e ces derniA]res annA(c)es.

Le sujet de ce livre est l'analyse numA(c)rique des mA(c)thodes spectrales. Il prA(c)sente de faAon unifiA(c)e les notions de base, parmi lesquelles certains rA(c)sultats rA(c)cents, et donne quelques applications (en particulier la discrA(c)tisation du problA]me de Stokes). Une attention particuliA]re est portA(c)e A l'optimalitA(c) des rA(c)sultats, dA(c)montrA(c)e grA[ce A des contre-exemples appropriA(c)s. La lecture du livre permet aux A(c)tudiants de D.E.A. d'analyse numA(c)rique et aux chercheurs intA(c)ressA(c)s par le sujet d'acquA(c)rir une connaissance complA]te de la mA(c)thode pour des problA]mes modA]le, ainsi que les idA(c)es de base permettant de la mettre en A"uvre.

Un formulaire regroupe les formules de base sur les polynAmes orthogonaux pour faciliter la lecture. L'ouvrage contient des nombreux exercices.