Combinatoire de l’ASEP, arbres non-ambigus et polyominos parallélogrammes périodiques

Combinatorics of the ASEP, non-ambiguous trees and periodic parallelogram polyominoes

• Auteur / Autrice : Patxi Laborde-Zubieta
• Direction : Jean-Christophe Aval, Adrien Boussicault
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 08/12/2017
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques et informatique (Talence, Gironde ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire bordelais de recherche en informatique
• Jury : Président / Présidente : Florent Hivert
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Christophe Aval, Adrien Boussicault, Florent Hivert, Christian Krattenthaler, Mireille Bousquet-Mélou, Philippe Nadeau
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Christian Krattenthaler, Sylvie Corteel

Mots clés

Mots clés contrôlés

Polyominos

Processus stationnaires

Analyse combinatoire

Processus d'exclusion simple asymétrique

Mots clés libres

ASEP

Tableaux escaliers

Tableaux boisés

Arbres non-ambigus

Polyominos parallélogrammes périodiques

ASEP

Staircase tableaux

Tree-like tableaux

Non-ambiguous trees

Periodic parallelogram polyominoes

Résumé

Cette thèse porte sur l’interprétation combinatoire des probabilitésde l’état stationnaire de l’ASEP par les tableaux escaliers, sur les arbresnon-ambigus et sur les polyominos parallélogrammes périodiques.Dans une première partie, nous étudions l’ansatz matriciel de Derrida,Evans, Hakim et Pasquier. Toute solution de ce système d’équation permet decalculer les probabilités stationnaires de l’ASEP. Nos travaux définissent denouvelles récurrences équivalentes à celles de l’ansatz matriciel. En définissantun algorithme d’insertion sur les tableaux escaliers, nous montrons combinatoirementet simplement qu’ils les satisfont. Nous faisons de même pour l’ASEPà deux particules. Enfin, nous énumérons les coins dans les tableaux associésà l’ASEP, nous permettant ainsi de donner le nombre moyen de transitionspossibles depuis un état de l’ASEP.Dans une deuxième partie, nous calculons de jolies formules pour les sériesgénératrices des arbres non-ambigus, desquelles nous déduisons des formulesd’énumérations. Puis, nous interprétons bijectivement certains de ces résultats.Enfin, nous généralisons les arbres non-ambigus à toutes les dimensions finies.Dans la dernière partie, nous construisons une structure arborescente surles polyominos parallélogrammes périodiques, inspirée des travaux de Boussicault,Rinaldi et Socci. Cela nous permet de calculer facilement leur sériegénératrice selon la hauteur et la largeur ainsi que deux nouvelles statistiques :la largeur intrinsèque et la hauteur de recollement intrinsèque. Enfin, nousétudions l’ultime périodicité de leur série génératrice selon l’aire.

This thesis deals with a combinatorial interpretation of the stationnarydistribution of the ASEP given by staircase tableaux and studiestwo combinatorial objects : non-ambiguous trees and periodic parallelogrampolyominoes.In the first part, we study the matrix ansatz introduced by Derrida, Evans,Hakim and Pasquier. Any solution of this equation system can be used tocompute the stationnary probabilities of the ASEP. Our work defines newrecurrences equivalent to the matrix ansatz. By defining an insertion algorithmfor staircase tableaux, we prove combinatorially and easily that they satisfyour new recurrences. We do the same for the ASEP with two types of particles.Finally, we enumerate the corners of the tableaux related to the ASEP, whichgives the average number of transitions from a state of the ASEP.In the second part, we compute nice formulas for the generating functionsof non-ambiguous trees, from which we deduce enumeration formulas. Then, wegive a combinatorial interpretation of some of our results. Lastly, we generalisenon-ambiguous trees to every finite dimension.In the last part, we define a tree structure in periodic parallelogram polyominoes,motivated by the work of Boussicault, Rinaldi and Socci. It allowsus to compute easily the generating function with respect to the height andthe width as well as two new statistics : the intrinsic width and the intrinsicgluing height. Finally, we investigate the ultimate periodicity of the generatingfunction with respect to the area.