7-3-1. H. Poincaré: Rapport sur la thèse d’Eugène Fabry

[Before 06.06.1885]

La thèse de M. Fabry a pour objet de résumer les travaux de MM. Fuchs, Thomae et Fröbenius sur les équations différentielles linéaires et d’ajouter quelques résultats nouveaux à ceux que les géomètres avaient déjà obtenus.

Dans les deux premières parties (N° 1 à 12) l’auteur expose les théorèmes généraux sur les équations fondamentales et déterminantes, déjà résumés dans les thèses de MM. Tannery et Floquet. Le théorème bien connu que « l’équation fondamentale est indépendante du système fondamental d’intégrales qui a servi à la former » est démontré d’une façon nouvelle. Au N° 12, M. Fabry démontre que « le produit des racines des équations fondamentales relatives à tous les points singuliers (y compris le point $x=\infty$), est égal à 1 », ainsi qu’un certain nombre de théorèmes analogues. Ces résultats, quoique n’ayant jamais été énoncés sous cette forme, ne peuvent néanmoins être regardés comme nouveaux.

Dans la troisième partie, l’auteur expose en en modifiant un peu la forme, les théories de M. Thomae sur la distinction des intégrales régulières et irrégulières. Pour certains points singuliers, il y a une équation déterminante, mais dont le degré est inférieur à l’ordre de l’équation différentielle linéaire proposée. On peut alors, comme on le sait, trouver les séries ordonnées selon les puissances croissantes de $x$ et satisfaisant formellement à l’équation différentielle. Mais ces séries ne sont pas toujours convergentes. Quand elles le sont, elles représentent des intégrales de l’équation qui sont dite régulières. M. Fabry est parvenu à former, par un procédé assez ingénieux, des exemples particuliers où il est possible de démontrer que ces séries sont convergentes et d’autres où on peut démontrer qu’elles sont divergentes. Ce procédé n’avait été que vaguement indiqué, mais non développé dans les travaux de M. Thomae.

La quatrième partie a pour objet de résumer les travaux de M. Thomae sur les intégrales normales. Si on pose $y=e^{P}z$, ($P$ étant un polynôme entier en $x$) $z$ satisfera comme $y$ à une équation linéaire à coefficients rationnels. On peut en général déterminer $P$ de telle sorte que l’équation en $z$ soit satisfaite formellement par des séries ordonnées suivant les puissances de $x$. Si une de ces séries est convergente, l’équation en $z$ a une intégrale régulière et on dit que l’équation en $y$ a une intégrale normale. Si la série est divergente, l’équation en $y$ a une intégrale d’apparence normale. Le facteur $e^{P}$ est le facteur déterminant. Après avoir exposé cette théorie, l’auteur construit des exemples d’intégrales d’apparence normale à séries divergentes par le même procédé que dans la 3^e partie.

Le N° 31 est la partie la plus originale de la thèse de M. Fabry. Dans certains cas les méthodes de M. Thomae ne donnent pas le facteur déterminant; mais par un changement de variable, M. Fabry ramène ces cas particuliers au cas général [et] les séries qu’il obtient permettraient de développer l’intégrale générale si elles étaient convergentes. Malheureusement elles divergent en général.

La 5^e partie de la thèse de M. Fabry est une application des théories précédentes aux problèmes de la réductibilité des équations linéaires. Les N^os 32 et 33 sont un résumé des résultats de M. Thomae sur cette question. Ce savant a montré, comme on le sait, comment on peut reconnaître par un nombre limité d’essais, so on peut trouver une équation linéaire d’ordre moins élevé que l’équation proposée, et dont les intégrales satisfont à cette équation. Mais le géomètre allemand a supposé que cette équation auxiliaire avait toutes ses intégrales régulières, ou bien toutes ses intégrales normales avec un même facteur déterminant. Dans les N^os 34, 35 et 36, qui lui sont absolument personnels, l’auteur s’affranchit de cette hypothèse, et montre comment on peut par un nombre limité d’essais reconnaître si une équation linéaire quelconque est réductible, pourvu toutefois qu’on s’impose d’avance une limite inférieure du nombre des point singuliers de l’équation auxiliaire. Cette importante restriction qui ne se rencontrait pas dans les résultats obtenus par M. Thomae apparaît dès qu’on ne suppose plus que les intégrales normales de l’équation auxiliaire ont même facteur déterminant. Pour obtenir ce résultat M. Fabry s’est servi des séries divergentes qui définissent les « intégrales d’apparence normale », comme si elles étaient convergentes. Il a d’ailleurs établi la légitimité de ce procédé par un raisonnement rigoureux.

En résumé, nous croyons que M. Fabry a rendu de réels services en réunissant et en vulgarisant des travaux dispersés dans divers recueils, et en ajoutant divers résultats nouveaux à ceux qu’il devait à ses devanciers. Nous estimons qu’il y a lieu d’autoriser l’auteur à faire imprimer et à soutenir sa thèse.

Poincaré

ADS 3p. AJ/16/5534, Archives nationales françaises. Significantly emended from Gispert (1991, 339–340).

Time-stamp: "16.09.2025 14:06"

Notes

• 1 Eugène Fabry (1856–1944) was a former student of the École polytechnique, and brother of two scientists: the astronomer Louis Fabry, and the spectroscopist Charles Fabry. He defended his Ph.D. thesis on 28 July, 1885 at the Paris Faculty of Science before a jury composed of Charles Hermite (president), Poincaré and Gaston Darboux. The authorization to defend the thesis was delivered by the dean of the science faculty, E. Hébert, on 5 June, 1885 (Fabry, 1885, 102). Shortly afterwards, on 10 June, Fabry wrote Poincaré to ask him about a result in the latter’s recent paper in the American Journal of Mathematics (Poincaré, 1885), which was the topic of Fabry’s “second thesis”, and on which he was to be examined during the defense (§ 4-26-1). In addition to Poincaré’s report, the archives contain a two-page report by Hermite on Fabry’s defense.
• 2 Lazarus Fuchs (1833–1902), Ludwig Wilhelm Thomé (1841–1910), Ferdinand Georg Frobenius (1849–1917).
• 3 Poincaré took up these divergent series, which he termed “séries anormales”, in an article published in Acta Mathematica (Poincaré, 1886).