Combinatoire bijective des permutations et nombres de Genocchi

par Ange Bigeni

Thèse de doctorat en Mathématiques

Sous la direction de Jiang Zeng.

Soutenue le 24-11-2015

à Lyon 1 , dans le cadre de École doctorale en Informatique et Mathématiques de Lyon , en partenariat avec ICJ - Institut Camille Jordan (Rhône) (laboratoire) .

Le président du jury était Jean-Christophe Novelli.

Le jury était composé de Jiang Zeng, Guoniu Han, Frédéric Jouhet.

Les rapporteurs étaient Marc A. A. van Leeuwen, Jean-Christophe Aval.


  • Résumé

    Cette thèse a pour contexte la combinatoire énumérative et décrit la construction de plusieurs bijections entre modèles combinatoires connus ou nouveaux de suites d'entiers et polynômes, plus particulièrement celle des nombres de Genocchi (et de leurs extensions, les polynômes de Gandhi) qui interviennent dans diverses branches des mathématiques et dont les propriétés combinatoires sont de ce fait activement étudiées, et celles de polynômes q-eulériens associés aux quatre statistiques fondamentales de MacMahon sur les permutations ainsi qu'à des statistiques analogues. On commence par définir les permutations de Dumont normalisées, un modèle combinatoire des nombres de Genocchi médians normalisés q-étendus, notés ¯cn(q) et définis par Han et Zeng, puis l'on construit une première bijection entre ce modèle et l'ensemble des configurations de Dellac, autre interprétation combinatoire de ¯cn(q) mise en évidence par Feigin dans le contexte de la géométrie des grassmanniennes de carquois. En s'appuyant sur la théorie des fractions continues de Flajolet, on en construit finalement un troisième modèle combinatoire à travers les histoires de Dellac, que l'on relie aux premiers modèles sus-cités au moyen d'une seconde bijection. On s'intéresse ensuite à la classe combinatoire des k-formes irréductibles définies par Hivert et Mallet dans l'étude des k-fonctions de Schur, et qui faisaient l'objet d'une conjecture supposant que les polynômes de Gandhi sont générés par les k-formes irréductibles selon la statistique des k-sites libres. On construit une bijection entre les k-formes irréductibles et les pistolets surjectifs de hauteur k − 1 (connus pour générer les polynômes de Gandhi selon la statistique des points fixes) envoyant les k-sites libres des premières sur les points fixes des seconds, démontrant de ce fait la conjecture. Enfin, on établit une nouvelle identité combinatoire entre deux polynômes q-eulériens définis par des statistiques eulériennes et mahoniennes sur l'ensemble des permutations d'un ensemble fini, au moyen d'une dernière bijection sur les permutations, qui envoie une suite finie de statistiques sur une autre

  • Titre traduit

    Bijective combinatorics of permutations and Genocchi numbers


  • Résumé

    This work is set in the context of enumerative combinatorics and constructs several statistic-preserving bijections between known or new combinatorial models of sequences of integers or polynomials, espacially the sequence of Genocchi numbers (and their extensions, the Gandhi polynomials) which appear in numerous mathematical theories and whose combinatorial properties are consequently intensively studied, and two sequences of q-Eulerian polynomials associated with the four fundamental statistics on permutations studied by MacMahon, and with analog statistics. First of all, we define normalized Dumont permutations, a combinatorial model of the q-extended normalized median Genocchi numbers ¯cn(q) introduced by Han and Zeng, and we build a bijection between the latter model and the set of Dellac configurations, which have been proved by Feigin to generate ¯cn(q) by using the geometry of quiver Grassmannians. Then, in order to answer a question raised by the theory of continued fractions of Flajolet, we define a new combinatorial model of ¯cn(q), the set of Dellac histories, and we relate them with the previous combinatorial models through a second statistic-preserving bijection. Afterwards, we study the set of irreducible k-shapes defined by Hivert and Mallet in the topic of k-Schur functions, which have been conjectured to generate the Gandhi polynomials with respect to the statistic of free ksites. We construct a statistic-preserving bijection between the irreducible k-shapes and the surjective pistols of height k−1 (well-known combinatorial interpretation of the Gandhi polynomials with respect to the fixed points statistic) mapping the free k-sites to the fixed points, thence proving the conjecture. Finally, we prove a new combinatorial identity between two eulerian polynomials defined on the set of permutations thanks to Eulerian and Mahonian statistics, by constructing a bijection on the permutations, which maps a finite sequence of statistics on another


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