Permutons limites universels de permutations aléatoires à motifs exclus

par Mickaël Maazoun

Thèse de doctorat en Mathématiques

Sous la direction de Grégory Miermont.

Soutenue le 23-11-2020

à Lyon , dans le cadre de École doctorale en Informatique et Mathématiques de Lyon , en partenariat avec École normale supérieure de Lyon (2010-...) (établissement opérateur d'inscription) et de Unité de Mathématiques Pures et Appliquées (Lyon) (laboratoire) .

Le président du jury était Thomas Duquesne.

Le jury était composé de Grégory Miermont, Thomas Duquesne, Eric Fusy, Mireille Bousquet-Mélou, Alice Guionnet, Igor Kortchemski, Bruno Salvy.

Les rapporteurs étaient Eric Fusy, Svante Janson.


  • Résumé

    Les permutations à motifs exclus sont un thème important de la combinatoire énumérative et leur étude probabiliste un sujet récent en pleine expansion, notamment l'étude de la limite d'échelle, au sens des permutons, du diagramme d'une permutation aléatoire uniforme dont la taille tent vers l'infini dans une classe définie par exclusion de motifs. Le cas des permutations séparables a été étudié par Bassino, Bouvel, Féray, Gerin et Pierrot, qui ont démontré la convergence vers un objet aléatoire, permuton séparable Brownien. Nous fournissons une construction explicite à partir de processus stochastiques permettant d'étudier les propriétés fractales et de calculer certaines statistiques de cet objet. Nous étudions la classe d'universalité de ce permuton dans le cadre des classes admettant une spécification finie au sens de la décomposition par substitution. Pour nombre d'entre elles, sous une condition combinatoire simple, leur limite est une déformation à un paramètre du permuton séparable Brownien. Dans le cas des classes closes par substitution, nous considérons également des conditions suffisantes pour sortir de cette classe d'universalité, et introduisons la famille des permutons stables. Les cographes sont les graphes d'inversion des permutations séparables. Nous étudions par des méthodes similaires la convergence au sens des graphons du cographe étiqueté ou non-étiqueté uniforme, et montrons que le degré normalisé d'un sommet uniforme dans un cographe uniforme est asymptotiquement uniforme. Finalement, nous étudions les limites d'échelle et locale de la famille à motifs vinculaires exclus des permutations de Baxter. Cette classest en bijection avec de nombreux objets combinatoires remarquables, notamment les cartes bipolaires orientées. Notre résultat s'interprète en terme de la convergence de telles cartes au sens de la Peanosphere, complétant un résultat de Gwynne, Holden et Sun.

  • Titre traduit

    Universal permuton limits of random pattern-avoiding permutations


  • Résumé

    Pattern-avoiding permutations are an important theme of enumerative combinatorics, and their study from a probabilistic point of view form a recently expanding subject, for instance by considering the scaling limit behavior, in the permuton sense, of the diagram of a large uniform permutation in a pattern-avoiding class. The case of separable permutations was studied by Bassino, Bouvel, Féray, Gerin and Pierrot, who showed convergence to a random object, the Brownian separable permuton. We provide an explicit construction through stochastic processes, allowing to study the fractal properties, and compute some statistics, of this object. We study the universality class of this permuton among classes admitting a finite specification in the sense of the so-called decomposition substitution. For many of them, under a simple combinatorial condition, their limit is a one-parameter deformation of the Brownian permuton. In the specific instance of substitution-closed classes, we also consider sufficient conditions to escape this universality class, and introduct the family of stable permutons. Cographs are the inversion graphs of separable permutations. Using similar methods, we investigate the scaling limit in the graphon sense of uniform labeled and unlabeled cographs. We also show that the normalized degree of a uniform vertex in a uniform cograph is asymptotically uniform. Finally, we study local and scaling limits of Baxter permutations, a class avoiding vincular patterns. This family is in bijection with many remarkable combinatorial objects, in particular bipolar oriented maps. Our result has interpretations in terms of the Peanosphere convergence of such maps, completing a result of Gwynne, Holden and Sun.


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