Combinatoire énumérative et algébrique autour du PASEP

Enumerative and algebraic combinatorics related to the PASEP

• Auteur / Autrice : Arthur Nunge
• Direction : Jean-Christophe Novelli
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 11/12/2018
• Etablissement(s) : Paris Est
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, Sciences et Technologies de l'Information et de la Communication (Champs-sur-Marne, Seine-et-Marne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'informatique de l'Institut Gaspard Monge (1997-2009) - Laboratoire d'Informatique Gaspard-Monge / LIGM
• Jury : Président / Présidente : Cyril Nicaud
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Christophe Novelli, Enrica Duchi, Matthieu Josuat-Vergès, Jean-Christophe Aval, Philippe Nadeau
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : François Bergeron, Vic Reiner

Mots clés

Mots clés contrôlés

Permutations (mathématiques)

Hopf, Algèbres de

Analyse combinatoire énumérative

Combinatoire algébrique

Mots clés libres

Combinatoire

Algèbre de Hopf

Bijections

Pasep

Permutations

Combinatorics

Hopf algebra

Bijections

Pasep

Permutations

Résumé

Cette thèse se situe à l'interface de la combinatoire énumérative et algébrique et porte sur l'étude des probabilités du processus d'exclusion partiellement asymétrique (PASEP).Dans un premier temps, nous démontrons bijectivement une conjecture de Novelli-Thibon-Williams concernant l'interprétation combinatoire de coefficients de matrices de transition dans l'algèbre des fonctions symétriques non-commutatives. Plus précisément, ces matrices expriment les coefficients de changement de base des bases complètes et rubans d'une part vers les bases monomiales et fondamentales introduites par Tevlin d'autre part. Les coefficients de ces matrices donnent un raffinement des probabilités du PASEP et sont décrits en utilisant de nouvelles statistiques sur les permutations. La conjecture stipule que ce raffinement peut se formuler via des statistiques déjà connues dans le monde du PASEP. Nous nous intéressons ensuite à une généralisation du PASEP avec deux types de particules dans le modèle : le 2-PASEP. Nous donnons ainsi plusieurs interprétations combinatoires des probabilités de ce modèle. Pour ce faire, nous introduisons une nouvelle famille de chemins généralisant les histoires de Laguerre : les histoires de Laguerre marquées. Nous généralisons ensuite la bijection de Françon-Viennot entre les histoires de Laguerre et les permutations pour définir les permutations partiellement signées qui nous donneront une seconde interprétation combinatoire de ces probabilités. Dans une troisième partie, nous généralisons les travaux de Tevlin afin de définir des bases monomiales et fondamentales dans l'algèbre des compositions segmentées. Afin de décrire les matrices de changement de base entre ces bases et d'autres déjà connues dans cette algèbre, nous définissons une algèbre indexée par les permutations partiellement signées en utilisant les statistiques définies précédemment pour décrire la combinatoire du 2-PASEP. Nous définissons également des q-analogues de ces bases afin de faire le lien avec les probabilités du 2-PASEP en fonction du paramètre q de ce modèle. Enfin, en utilisant le fait que les permutations partiellement signées sont en bijection avec les permutations segmentées, nous nous inspirons des statistiques définies précédemment pour introduire des descentes sur ces objets et ainsi définir une généralisation des polynômes eulériens sur les permutations segmentées. Pour étudier ces polynômes, nous utilisons les outils algébriques développés dans la partie précédente

This thesis comes within the scope of enumerative and algebraic combinatorics and studies the probabilities of the partially asymmetric exclusion process (PASEP).First, we bijectively prove a conjecture of Novelli-Thibon-Williams concerning the combinatorial interpretation of the entries of the transition matrices between some bases of the noncommutative symmetric functions algebra. More precisely, these matrices correspond to the transition matrices of, on the one hand the complete and ribbon bases and on the other hand the monomial and fundamental bases, both introduced by Tevlin. The coefficients of these matrices provide a refinement of the probabilities of the PASEP and are described using new statistics on permutations. This conjecture states that this refinement can also be described using classical statistics of the PASEP. In the second part, we study a generalization of the PASEP using two kinds of particles: the 2-PASEP. Hence, we give several combinatorial interpretations of the probabilities of this model. In order to do so, we define a new family of paths generalizing the Laguerre histories: the marked Laguerre histories. We also generalize the Françon-Viennot bijection between Laguerre histories and permutations to define partially signed permutations giving another combinatorial interpretation of these probabilities. In a third part, we generalize Tevlin's work in order to define a monomial basis and a fundamental basis on the algebra over segmented compositions. In order to describe the transition matrices between these bases and other bases already known in this algebra, we define an algebra indexed by partially signed permutations using the statistics previously defined to describe the combinatorics of the 2-PASEP. We also define some q-analogues of these bases related to the probabilities of the 2-PASEP according to the q parameter of this model. Finally, using the fact that partially signed permutations and segmented permutations are in bijection, we use the statistics defined previously to define descents on these objects and get a generalization of the Eulerian polynomials on segmented permutations. To study these polynomials, we use the algebraic tools introduced in the previous part