Wishart laws on convex cones

En analyse multivariée de données de grande dimension, les lois de Wishart définies dans le contexte des modèles graphiques revêtent une grande importance car elles procurent parcimonie et modularité. Dans le contexte des modèles graphiques Gaussiens régis par un graphe G, les lois de Wishart peuvent être définies sur deux restrictions alternatives du cône des matrices symétriques définies positives : le cône PG des matrices symétriques définies positives x satisfaisant xij=0, pour tous sommets i et j non adjacents, et son cône dual QG. Dans cette thèse, nous proposons une construction harmonieuse de familles exponentielles de lois de Wishart sur les cônes PG et QG. Elle se focalise sur les modèles graphiques d'interactions des plus proches voisins qui présentent l'avantage d'être relativement simples tout en incluant des exemples de tous les cas particuliers intéressants: le cas univarié, un cas d'un cône symétrique, un cas d'un cône homogène non symétrique, et une infinité de cas de cônes non-homogènes. Notre méthode, simple, se fonde sur l'analyse sur les cônes convexes. Les lois de Wishart sur QAn sont définies à travers la fonction gamma sur QAn et les lois de Wishart sur PAn sont définies comme la famille de Diaconis- Ylvisaker conjuguée. Ensuite, les méthodes développées sont utilisées pour résoudre la conjecture de Letac- Massam sur l'ensemble des paramètres de la loi de Wishart sur QAn. Cette thèse étudie aussi les sousmodèles, paramétrés par un segment dans M, d'une famille exponentielle paramétrée par le domaine des moyennes M.In the framework of Gaussian graphical models governed by a graph G, Wishart distributions can be defined on two alternative restrictions of the cone of symmetric positive definite matrices: the cone PG of symmetric positive definite matrices x satisfying xij=0 for all non-adjacent vertices i and j and its dual cone QG. In this thesis, we provide a harmonious construction of Wishart exponential families in graphical models. Our simple method is based on analysis on convex cones. The focus is on nearest neighbours interactions graphical models, governed by a graph An, which have the advantage of being relatively simple while including all particular cases of interest such as the univariate case, a symmetric cone case, a nonsymmetric homogeneous cone case and an infinite number of non-homogeneous cone cases. The Wishart distributions on QAn are constructed as the exponential family generated from the gamma function on QAn. The Wishart distributions on PAn are then constructed as the Diaconis- Ylvisaker conjugate family for the exponential family of Wishart distributions on QAn. The developed methods are then used to solve the Letac-Massam Conjecture on the set of parameters of type I Wishart distributions on QAn. Finally, we introduce and study exponential families of distributions parametrized by a segment of means with an emphasis on their Fisher information. The focus in on distributions with matrix parameters. The particular cases of Gaussian and Wishart exponential families are further examined