Énumération et analyse de modèles de cartes planaires par la méthode bijective

Enumeration and analysis of models of planar maps via the bijective method

• Auteur / Autrice : Gwendal Collet
• Direction : Gilles Schaeffer, Eric Fusy
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance en 2014
• Etablissement(s) : Palaiseau, Ecole polytechnique
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Michael Drmota, Emmanuel Guitter, Michèle Soria
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Konstantinos Panagiotou, Jean-François Marckert

Mots clés

Mots clés contrôlés

Analyse combinatoire énumérative

Résumé

La combinatoire bijective est un domaine qui consiste à étudier les propriétés énumératives de familles d’objets mathématiques en exhibant des bijections (idéalement explicites) qui préservent ces propriétés entre de telles familles et des objets déjà connus. Cela permet alors d’appliquer tous les outils de la combinatoire analytique à ces nouveaux objets, afin d’en obtenir une énumération explicite, des propriétés asymptotiques, ou encore d’en faire la génération aléatoire. Dans cette thèse, nous nous intéresserons aux cartes planaires qui sont des graphes dessinés dans le plan sans croisement d’arêtes. Dans un premier temps, nous retrouverons une formule simple – établie par Eynard – pour la série génératrice des cartes biparties et cartes quasi-biparties avec des bords de longueurs définies, et nous en donnerons la généralisation naturelle aux p-constellations et quasi-p-constellations. Dans la seconde partie de cette thèse, nous présenterons une bijection originale pour les cartes simples – sans boucles, ni arêtes multiples – à face externe triangulaire et les triangulations eulériennes, nous permettant notamment de faire la génération aléatoire des cartes simples enracinées en contrôlant le nombre de sommets et d’arêtes. Grâce à cette bijection, nous étudierons également les propriétés métriques des cartes simples en démontrant la convergence du profil normalisé des distances vers une mesure aléatoire explicite liée au serpent brownien.

Bijective combinatorics is a field which consists in studying the enumerative properties of some families of mathematical objects, by exhibiting bijections (ideally explicit) which preserve these properties between such families and already known objects. One can then apply any tool of analytic combinatorics to these new objets, in order to get explicit enumeration, asymptotics properties, or to perform random sampling. In this thesis, we will be interested in planar maps – graphs drawn on the plane with no crossing edges. First, we will recover a simple formula –obtained by Eynard – for the generating series of bipartite maps and quasi-bipartite maps with boundaries of prescribed lengths, and we will give anatural generalization to p-constellations and quasi-p-constellations. In the second part of this thesis, we will present an original bijection for outertriangular simple maps – with no loops nor multiple edges – and eulerian triangulations. We then use this bijection to design random samplers for rooted simple maps according to the number of vertices and edges. We will also study the metric properties of simple maps by proving the convergence of the rescaled distance-profile towards an explicit random measure related to the Brownian snake.