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Schubert complexes and degeneracy loci
Authors: Sam Steven V 
Published: August 2021

The classical Thom―Porteous formula expresses the homology class of the degeneracy locus of a generic map between two vector bundles as an alternating sum of Schur polynomials. A proof of this formula was given by Pragacz by expressing this alternating sum as the Euler characteristic of a Schur complex, which gives an explanation for the signs. Fulton later generalized this formula to the situation of flags of vector bundles by using alternating sums of Schubert polynomials. Building on the Schubert functors of Kraśkiewicz and Pragacz, we introduce Schubert complexes and show that Fulton's alternating sum can be realized as the Euler characteristic of this complex, thereby providing a conceptual proof for why an alternating sum appears. \par
La formule classique de Thom―Porteous exprime la classe d'homologie du locus de la dégénérescence d'une fonction générique entre deux fibrés vectoriels comme une somme alternée des polynômes de Schur. Un preuve de cette formule a été donnée par Pragacz en exprimant ce alternant somme comme la caractéristique d'Euler d'un complexe de Schur, ce qui donne une explication pour les signes. Fulton puis généralisée cette formule à la situation des drapeaux de fibrés vectoriels à l'aide alternant des sommes de polynômes de Schubert. S'appuyant sur le Schubert foncteurs de Kraśkiewicz et Pragacz, nous introduisons les complexes de Schubert et montrent que la somme alternée de Fulton peuvent être réalisées en tant que Euler caractéristique de ce complexe, fournissant ainsi une preuve conceptuelle pour lesquelles une somme alternée appara\^ıt.
Counting RNA pseudoknotted structures (extended abstract)
Authors: Saule Cédric , Regnier Mireille , Steyaert Jean-Marc , Denise Alain 
Published: August 2021

In 2004, Condon and coauthors gave a hierarchical classification of exact RNA structure prediction algorithms according to the generality of structure classes that they handle. We complete this classification by adding two recent prediction algorithms. More importantly, we precisely quantify the hierarchy by giving closed or asymptotic formulas for the theoretical number of structures of given size n in all the classes but one. This allows to assess the tradeoff between the expressiveness and the computational complexity of RNA structure prediction algorithms. \par
En 2004, Condon et ses coauteurs ont défini une classification des algorithmes exacts de prédiction de structure d'ARN, selon le degré de généralité des classes de structures qu'ils sont capables de prédire. Nous complétons cette classification en y ajoutant deux algorithmes récents. Chose plus importante, nous quantifions la hiérarchie des algorithmes, en donnant des formules closes ou asymptotiques pour le nombre théorique de structures de taille donnée n dans chacune des classes, sauf une. Ceci fournit un moyen d'évaluer, pour chaque algorithme, le compromis entre son degré de généralité et sa complexité.
On the diagonal ideal of $(\mathbb{C}^2)^n$ and $q,t$-Catalan numbers
Authors: Lee Kyungyong , Li Li 
Published: August 2021

Let $I_n$ be the (big) diagonal ideal of $(\mathbb{C}^2)^n$. Haiman proved that the $q,t$-Catalan number is the Hilbert series of the graded vector space $M_n=\bigoplus_{d_1,d_2}(M_n)_{d_1,d_2}$ spanned by a minimal set of generators for $I_n$. We give simple upper bounds on $\textrm{dim} (M_n)_{d_1, d_2}$ in terms of partition numbers, and find all bi-degrees $(d_1,d_2)$ such that $\textrm{dim} (M_n)_{d_1, d_2}$ achieve the upper bounds. For such bi-degrees, we also find explicit bases for $(M_n)_{d_1, d_2}$.
Soit $I_n$ l'idéal de la (grande) diagonale de $(\mathbb{C}^2)^n$. Haiman a démontré que le $q,t$-nombre de Catalan est la série de Hilbert de l'espace vectoriel gradué $M_n=\bigoplus_{d_1,d_2}(M_n)_{d_1,d_2}$ engendré par un ensemble minimal de générateurs de $I_n$. Nous obtenons des bornes supérieures simples pour $\textrm{dim} (M_n)_{d_1, d_2}$ en termes de nombres de partitions, ainsi que tous les bi-degrés $(d_1, d_2)$ pour lesquels ces bornes supérieures sont atteintes. Pour ces bi-degrés, nous trouvons aussi des bases explicites de $(M_n)_{d_1, d_2}$.
Nonzero coefficients in restrictions and tensor products of supercharacters of $U_n(q)$ (extended abstract)
Authors: Lewis Stephen , Thiem Nathaniel 
Published: August 2021

The standard supercharacter theory of the finite unipotent upper-triangular matrices $U_n(q)$ gives rise to a beautiful combinatorics based on set partitions. As with the representation theory of the symmetric group, embeddings of $U_m(q) \subseteq U_n(q)$ for $m \leq n$ lead to branching rules. Diaconis and Isaacs established that the restriction of a supercharacter of $U_n(q)$ is a nonnegative integer linear combination of supercharacters of $U_m(q)$ (in fact, it is polynomial in $q$). In a first step towards understanding the combinatorics of coefficients in the branching rules of the supercharacters of $U_n(q)$, this paper characterizes when a given coefficient is nonzero in the restriction of a supercharacter and the tensor product of two supercharacters. These conditions are given uniformly in terms of complete matchings in bipartite graphs.
La théorie standard des supercaractères des matrices triangulaires supérieures unipotentes finies $U_n(q)$ donne lieu à une merveilleuse combinatoire basée sur les partitions d'ensembles. Comme avec la théorie des représentations du groupe symétrique, Les plongements $U_m(q) \subseteq U_n(q)$ pour $m \leq n$ mènent aux règles de branchement. Diaconis et Isaacs ont montré que la restriction d'un supercaractère de $U_n(q)$ est une combinaison linéaire des supercaractères de $U_m(q)$ avec des coefficients entiers non négatifs (en fait, elle est polynomiale en $q$). Dans une première étape vers la compréhension de la combinatoire des coefficients dans les règles de branchement des supercaractères de $U_n(q)$, ce texte caractérise les coefficients non nuls dans la restriction d'un supercaractère et dans le produit des tenseurs de deux supercaractères. Ces conditions sont données uniformément en termes des couplages complets dans des graphes bipartis.
Generalized Ehrhart polynomials
Authors: Chen Sheng , Li Nan , Sam Steven V 
Published: August 2021

Let $P$ be a polytope with rational vertices. A classical theorem of Ehrhart states that the number of lattice points in the dilations $P(n) = nP$ is a quasi-polynomial in $n$. We generalize this theorem by allowing the vertices of $P(n)$ to be arbitrary rational functions in $n$. In this case we prove that the number of lattice points in $P(n)$ is a quasi-polynomial for $n$ sufficiently large. Our work was motivated by a conjecture of Ehrhart on the number of solutions to parametrized linear Diophantine equations whose coefficients are polynomials in $n$, and we explain how these two problems are related.
Soit $P$ un polytope avec sommets rationelles. Un théorème classique des Ehrhart déclare que le nombre de points du réseau dans les dilatations $P(n) = nP$ est un quasi-polynôme en $n$. Nous généralisons ce théorème en permettant à des sommets de $P(n)$ comme arbitraire fonctions rationnelles en $n$. Dans ce cas, nous prouvons que le nombre de points du réseau en $P(n)$ est une quasi-polynôme pour $n$ assez grand. Notre travail a été motivée par une conjecture d'Ehrhart sur le nombre de solutions à linéaire paramétrée Diophantine équations dont les coefficients sont des polyômes en $n$, et nous expliquer comment ces deux problèmes sont liés.
The expansion of Hall-Littlewood functions in the dual Grothendieck polynomial basis
Authors: Bandlow Jason , Morse Jennifer 
Published: August 2021

A combinatorial expansion of the Hall-Littlewood functions into the Schur basis of symmetric functions was first given by Lascoux and Schützenberger, with their discovery of the charge statistic. A combinatorial expansion of stable Grassmannian Grothendieck polynomials into monomials was first given by Buch, using set-valued tableaux. The dual basis of the stable Grothendieck polynomials was given a combinatorial expansion into monomials by Lam and Pylyavskyy using reverse plane partitions. We generalize charge to set-valued tableaux and use all of these combinatorial ideas to give a nice expansion of Hall-Littlewood polynomials into the dual Grothendieck basis. \par
En associant une charge à un tableau, une formule combinatoire donnant le développement des polynômes de Hall-Littlewood en termes des fonctions de Schur a été obtenue par Lascoux et Schützenberger. Une formule combinatoire donnant le développement des polynômes de Grothendieck Grassmanniens stables en termes des fonctions monomiales a quant à elle été obtenue par Buch à l'aide de tableaux à valeurs sur des ensembles. Finalement, une formule faisant intervenir des partitions planaires inverses a été obtenue par Lam et Pylyavskyy pour donner le développement de la base duale aux polynômes de Grothendieck stables en termes de monômes. Nous généralisons le concept de charge aux tableaux à valeurs sur des ensembles et, en nous servant de toutes ces notions combinatoires, nous obtenons une formule élégante donnant le développement des polynômes de Hall-Littlewood en termes de la base de Grothendieck duale.
Viewing counting polynomials as Hilbert functions via Ehrhart theory
Authors: Breuer Felix , Dall Aaron 
Published: August 2021

Steingrímsson (2001) showed that the chromatic polynomial of a graph is the Hilbert function of a relative Stanley-Reisner ideal. We approach this result from the point of view of Ehrhart theory and give a sufficient criterion for when the Ehrhart polynomial of a given relative polytopal complex is a Hilbert function in Steingrímsson's sense. We use this result to establish that the modular and integral flow and tension polynomials of a graph are Hilbert functions.
Steingrímsson (2001) a montré que le polynôme chromatique d'un graphe est la fonction de Hilbert d'un idéal relatif de Stanley-Reisner. Nous abordons ce résultat du point de vue de la théorie d'Ehrhart et donnons un critère suffisant pour que le polynôme d'Ehrhart d'un complexe polytopal relatif donné soit une fonction de Hilbert au sens de Steingrímsson. Nous utilisons ce résultat pour établir que les polynômes de flux et de tension modulaires et intégraux d'un graphe sont des fonctions de Hilbert.
A preorder-free construction of the Kazhdan-Lusztig representations of Hecke algebras $H_n(q)$ of symmetric groups
Authors: Buehrle Charles , Skandera Mark 
Published: August 2021

We use a quantum analog of the polynomial ring $\mathbb{Z}[x_{1,1},\ldots, x_{n,n}]$ to modify the Kazhdan-Lusztig construction of irreducible $H_n(q)$-modules. This modified construction produces exactly the same matrices as the original construction in [$\textit{Invent. Math.}$ $\textbf{53}$ (1979)], but does not employ the Kazhdan-Lusztig preorders. Our main result is dependent on new vanishing results for immanants in the quantum polynomial ring.
Nous utilisons un analogue quantique de l'anneau $\mathbb{Z}[x_{1,1},\ldots,x_{n,n}]$ pour modifier la construction Kazhdan-Lusztig des modules-$H_n(q)$ irréductibles. Cette construction modifiée produit exactement les mêmes matrices que la construction originale dans [$\textit{Invent. Math.}$ $\textbf{53}$ (1979)], mais sans employer les préordres de Kazhdan-Lusztig. Notre résultat principal dépend de nouveaux résultats de disparition pour des immanants dans l'anneau polynôme de quantique.
The Homology of the Real Complement of a $k$-parabolic Subspace Arrangement
Authors: Severs Christopher , White Jacob A. 
Published: August 2021

The $k$-parabolic subspace arrangement, introduced by Barcelo, Severs and White, is a generalization of the well known $k$-equal arrangements of type-$A$ and type-$B$. In this paper we use the discrete Morse theory of Forman to study the homology of the complements of $k$-parabolic subspace arrangements. In doing so, we recover some known results of Björner et al. and provide a combinatorial interpretation of the Betti numbers for any $k$-parabolic subspace arrangement. The paper provides results for any $k$-parabolic subspace arrangement, however we also include an extended example of our methods applied to the $k$-equal arrangements of type-$A$ and type-$B$. In these cases, we obtain new formulas for the Betti numbers.
L'arrangement $k$-parabolique, introduit par Barcelo, Severs et White, est une généralisation des arrangements, $k$-éguax de type $A$ et de type $B$. Dans cet article, nous utilisons la théorie de Morse discrète proposée par Forman pour étudier l'homologie des compléments d'arrangements $k$-paraboliques. Ce faisant, nous retrouvons les résultats connus de Bjorner et al. mais aussi nous fournissons une interprétation combinatoire des nombres de Betti pour des arrangements $k$-paraboliques. Ce papier fournit alors des résultats pour n'importe quel arrangement $k$-parabolique, cependant nous y présentons un exemple étendu de nos méthodes appliquées aux arrangements $k$-éguax de type $A$ et de type $B$. Pour ce cas, on obtient de nouvelles formules pour les nombres de Betti.
Compositions and samples of geometric random variables with constrained multiplicities
Authors: Archibald Margaret , Knopfmacher Arnold , Mansour Toufik 
Published: August 2021

We investigate the probability that a random composition (ordered partition) of the positive integer $n$ has no parts occurring exactly $j$ times, where $j$ belongs to a specified finite $\textit{`forbidden set'}$ $A$ of multiplicities. This probability is also studied in the related case of samples $\Gamma =(\Gamma_1,\Gamma_2,\ldots, \Gamma_n)$ of independent, identically distributed random variables with a geometric distribution.
Nous examinons la probabilité qu'une composition faite au hasard (une partition ordonnée) du nombre entier positif $n$ n'a pas de parties qui arrivent exactement $j$ fois, où $j$ appartient à une série interdite, finie et spécifiée $A$ de multiplicités. Cette probabilité est aussi étudiée dans le cas des suites $\Gamma =(\Gamma_1,\Gamma_2,\ldots,\Gamma_n)$ de variables aléatoires identiquement distribuées et indépendantes avec une distribution géométrique.
Powers of the Vandermonde determinant, Schur functions, and the dimension game
Authors: Ballantine Cristina 
Published: August 2021

Since every even power of the Vandermonde determinant is a symmetric polynomial, we want to understand its decomposition in terms of the basis of Schur functions. We investigate several combinatorial properties of the coefficients in the decomposition. In particular, I will give a recursive approach for computing the coefficient of the Schur function $s_μ$ in the decomposition of an even power of the Vandermonde determinant in $n+1$ variables in terms of the coefficient of the Schur function $s_λ$ in the decomposition of the same even power of the Vandermonde determinant in $n$ variables if the Young diagram of $μ$ is obtained from the Young diagram of $λ$ by adding a tetris type shape to the top or to the left.
Comme toute puissance paire du déterminant de Vandermonde est un polynôme symétrique, nous voulons comprendre sa décomposition dans la base des fonctions de Schur. Nous allons étudier plusieurs propriétés combinatoires des coefficients de la décomposition. En particulier, nous allons donner une approche récursive pour le calcul du coefficient de la fonction de Schur $s_μ$ dans la décomposition d'une puissance paire du déterminant de Vandermonde en $n+1$ variables, en fonction du coefficient de la fonction de Schur $s_λ$ dans la décomposition de la même puissance paire du déterminant de Vandermonde en $n$ variables, lorsque le diagramme de Young de $μ$ est obtenu à partir du diagramme de Young de $λ$ par l'addition d'une forme de type tetris vers le haut ou vers la gauche.
On the enumeration of column-convex permutominoes
Authors: Beaton Nicholas R. , Disanto Filippo , Guttmann Anthony J. , Rinaldi Simone 
Published: August 2021

We study the enumeration of \emphcolumn-convex permutominoes, i.e. column-convex polyominoes defined by a pair of permutations. We provide a direct recursive construction for the column-convex permutominoes of a given size, based on the application of the ECO method and generating trees, which leads to a functional equation. Then we obtain some upper and lower bounds for the number of column-convex permutominoes, and conjecture its asymptotic behavior using numerical analysis.
Nous étudions l'énumeration des \emphpermutominos verticalement convexes, c.à.d. les polyominos verticalement convexes définis par un couple de permutations. Nous donnons une construction recursive directe pour ces permutominos de taille fixée, basée sur une application de la méthode ECO et les arbres de génération, qui nous amène à une équat ion fonctionelle. Ensuite nous obtenons des bornes superieures et inférieures pour le nombre de ces permutominos convexes et nous conjecturons leur comportement asymptotique à l'aide d'analyses numériques.
Primitive orthogonal idempotents for R-trivial monoids
Authors: Berg Chris , Bergeron Nantel , Bhargava Sandeep , Saliola Franco 
Published: August 2021

We construct a recursive formula for a complete system of primitive orthogonal idempotents for any R-trivial monoid. This uses the newly proved equivalence between the notions of R-trivial monoid and weakly ordered monoid.
Nous construisons une formule récursive pour un système complet d'idempotents orthogonaux primitifs pour tout monoïde R-trivial. Nous employons une nouvelle équivalence entre les notions de monoïde R-trivial et de monoïde faiblement ordonné.
Arc Spaces and Rogers-Ramanujan Identities
Authors: Bruschek Clemens , Mourtada Hussein , Schepers Jan 
Published: August 2021

Arc spaces have been introduced in algebraic geometry as a tool to study singularities but they show strong connections with combinatorics as well. Exploiting these relations we obtain a new approach to the classical Rogers-Ramanujan Identities. The linking object is the Hilbert-Poincaré series of the arc space over a point of the base variety. In the case of the double point this is precisely the generating series for the integer partitions without equal or consecutive parts.
Les espaces des arcs ont été introduit pour étudier les singularités, mais ils ont aussi un lien fort avec la combinatoire. Ce lien permet une nouvelle approche vers les identités de Rogers-Ramanujan. L'objet permettant cette approche est la série de Hilbert-Poincaré de l'algèbre des arcs centrés en un point de la variété de base. Dans le cas où cette variété est le point double, cette série est la série génératrice des partitions d'un nombre entier sans parties égales ou consécutives.
Dual combinatorics of zonal polynomials
Authors: Féray Valentin , Sniady Piotr 
Published: August 2021

In this paper we establish a new combinatorial formula for zonal polynomials in terms of power-sums. The proof relies on the sign-reversing involution principle. We deduce from it formulas for zonal characters, which are defined as suitably normalized coefficients in the expansion of zonal polynomials in terms of power-sum symmetric functions. These formulas are analogs of recent developments on irreducible character values of symmetric groups. The existence of such formulas could have been predicted from the work of M. Lassalle who formulated two positivity conjectures for Jack characters, which we prove in the special case of zonal polynomials.
Dans cet article, nous établissons une nouvelle formule combinatoire pour les polynômes zonaux en fonction des fonctions puissance. La preuve utilise le principe de l'involution changeant les signes. Nous en déduisons des formules pour les caractères zonaux, qui sont définis comme les coefficients des polynômes zonaux écrits sur la base des fonctions puissance, normalisés de manière appropriée. Ces formules sont des analogues de développements récents sur les caractères du groupe symétrique. L'existence de telles formules aurait pu être prédite à partir des travaux de M. Lassalle, qui a proposé deux conjectures de positivité sur les caractères de Jack, que nous prouvons dans le cas particulier des polynômes zonaux.
The pentagram map and Y-patterns
Authors: Glick Max 
Published: August 2021

The pentagram map, introduced by R. Schwartz, is defined by the following construction: given a polygon as input, draw all of its ``shortest'' diagonals, and output the smaller polygon which they cut out. We employ the machinery of cluster algebras to obtain explicit formulas for the iterates of the pentagram map.
L'application pentagramme de R. Schwartz est définie par la construction suivante: on trace les diagonales ``les plus courtes'' d'un polygone donné en entrée et on retourne en sortie le plus petit polygone que ces diagonales découpent. Nous employons la machinerie des algèbres ``clusters'' pour obtenir des formules explicites pour les itérations de l'application pentagramme.
Cyclic sieving phenomenon in non-crossing connected graphs
Authors: Guo Alan 
Published: August 2021

A non-crossing connected graph is a connected graph on vertices arranged in a circle such that its edges do not cross. The count for such graphs can be made naturally into a q-binomial generating function. We prove that this generating function exhibits the cyclic sieving phenomenon, as conjectured by S.-P. Eu.
Un graphe connexe dont les sommets sont disposés sur un cercle est sans croisement si ses arêtes ne se croisent pas. Nous démontrons une conjecture de S.-P. Eu affirmant que la fonction génératrice q-binomiale dénombrant de tels graphes exhibe le phénomène du crible cyclique.
Closed paths whose steps are roots of unity
Authors: Labelle Gilbert , Lacasse Annie 
Published: August 2021

We give explicit formulas for the number $U_n(N)$ of closed polygonal paths of length $N$ (starting from the origin) whose steps are $n^{\textrm{th}}$ roots of unity, as well as asymptotic expressions for these numbers when $N \rightarrow \infty$. We also prove that the sequences $(U_n(N))_{N \geq 0}$ are $P$-recursive for each fixed $n \geq 1$ and leave open the problem of determining the values of $N$ for which the $\textit{dual}$ sequences $(U_n(N))_{n \geq 1}$ are $P$-recursive.
Nous donnons des formules explicites pour le nombre $U_n(N)$ de chemins polygonaux fermés de longueur $N$ (débutant à l'origine) dont les pas sont des racines $n$-ièmes de l'unité, ainsi que des expressions asymptotiques pour ces nombres lorsque $N \rightarrow \infty$. Nous démontrons aussi que les suites $(U_n(N))_{N \geq 0}$ sont $P$-récursives pour chaque $n \geq 1$ fixé et laissons ouvert le problème de déterminer les valeurs de $N$ pour lesquelles les suites $\textit{duales}$ $(U_n(N))_{n \geq 1}$ sont $P$-récursives.