scholarly journals Local extrema in random permutations and the structure of longest alternating subsequences

2011 ◽  
Vol DMTCS Proceedings vol. AO,... (Proceedings) ◽  
Author(s):  
Dan Romik
Keyword(s):  
Joint Distribution ◽  
Random Permutation ◽  
Random Permutations ◽  
Local Minima ◽  
New Approach ◽  
Successive Minimum ◽  
Local Extrema ◽  
Nous Montrons ◽  
Dimensional Distribution ◽  
International Audience

International audience Let $\textbf{as}_n$ denote the length of a longest alternating subsequence in a uniformly random permutation of order $n$. Stanley studied the distribution of $\textbf{as}_n$ using algebraic methods, and showed in particular that $\mathbb{E}(\textbf{as}_n) = (4n+1)/6$ and $\textrm{Var}(\textbf{as}_n) = (32n-13)/180$. From Stanley's result it can be shown that after rescaling, $\textbf{as}_n$ converges in the limit to the Gaussian distribution. In this extended abstract we present a new approach to the study of $\textbf{as}_n$ by relating it to the sequence of local extrema of a random permutation, which is shown to form a "canonical'' longest alternating subsequence. Using this connection we reprove the abovementioned results in a more probabilistic and transparent way. We also study the distribution of the values of the local minima and maxima, and prove that in the limit the joint distribution of successive minimum-maximum pairs converges to the two-dimensional distribution whose density function is given by $f(s,t) = 3(1-s)t e^{t-s}$. Pour une permutation aléatoire d'ordre $n$, on désigne par $\textbf{as}_n$ la longueur maximale d'une de ses sous-suites alternantes. Stanley a étudié la distribution de $\textbf{as}_n$ en utilisant des méthodes algébriques, et il a démontré en particulier que $\mathbb{E}(\textbf{as}_n) = (4n+1)/6$ et $\textrm{Var}(\textbf{as}_n) = (32n-13)/180$. A partir du résultat de Stanley on peut montrer qu'après changement d'échelle, $\textbf{as}_n$ converge vers la distribution normale. Nous présentons ici une approche nouvelle pour l'étude de $\textbf{as}_n$, en la reliant à la suite des extrema locaux d'une permutation aléatoire, dont nous montrons qu'elle constitue une sous-suite alternante maximale "canonique''. En utilisant cette relation, nous prouvons à nouveau les résultats mentionnés ci-dessus d'une façon plus probabiliste et transparente. En plus, nous prouvons un résultat asymptotique sur la distribution limite des paires formées d'un minimum et d'un maximum locaux consécutifs.

scholarly journals Random permutations and their discrepancy process

2007 ◽  
Vol DMTCS Proceedings vol. AH,... (Proceedings) ◽  
Author(s):  
Guillaume Chapuy
Keyword(s):  
Computational Biology ◽  
Symmetric Group ◽  
Gaussian Process ◽  
Brownian Bridge ◽  
Random Permutation ◽  
Partial Sums ◽  
Random Permutations ◽  
New Process ◽  
International Audience

International audience Let $\sigma$ be a random permutation chosen uniformly over the symmetric group $\mathfrak{S}_n$. We study a new "process-valued" statistic of $\sigma$, which appears in the domain of computational biology to construct tests of similarity between ordered lists of genes. More precisely, we consider the following "partial sums": $Y^{(n)}_{p,q} = \mathrm{card} \{1 \leq i \leq p : \sigma_i \leq q \}$ for $0 \leq p,q \leq n$. We show that a suitable normalization of $Y^{(n)}$ converges weakly to a bivariate tied down brownian bridge on $[0,1]^2$, i.e. a continuous centered gaussian process $X^{\infty}_{s,t}$ of covariance: $\mathbb{E}[X^{\infty}_{s,t}X^{\infty}_{s',t'}] = (min(s,s')-ss')(min(t,t')-tt')$.

scholarly journals Mixed Statistics on $01$-Fillings of Moon Polyominoes

2010 ◽  
Vol DMTCS Proceedings vol. AN,... (Proceedings) ◽  
Author(s):  
William Y. C. Chen ◽  
Andrew Y. Z. Wang ◽  
Catherine H. Yan ◽  
Alina F. Y. Zhao
Keyword(s):  
Joint Distribution ◽  
Bottom Cell ◽  
Nous Montrons ◽  
International Audience

International audience We establish a stronger symmetry between the numbers of northeast and southeast chains in the context of $01$-fillings of moon polyominoes. Let $\mathcal{M}$ be a moon polyomino. Consider all the $01$-fillings of $\mathcal{M}$ in which every row has at most one $1$. We introduce four mixed statistics with respect to a bipartition of rows or columns of $\mathcal{M}$. More precisely, let $S$ be a subset of rows of $\mathcal{M}$. For any filling $M$, the top-mixed (resp. bottom-mixed) statistic $\alpha (S; M)$ (resp. $\beta (S; M)$) is the sum of the number of northeast chains whose top (resp. bottom) cell is in $S$, together with the number of southeast chains whose top (resp. bottom) cell is in the complement of $S$. Similarly, we define the left-mixed and right-mixed statistics $\gamma (T; M)$ and $\delta (T; M)$, where $T$ is a subset of the columns. Let $\lambda (A; M)$ be any of these four statistics $\alpha (S; M)$, $\beta (S; M)$, $\gamma (T; M)$ and $\delta (T; M)$. We show that the joint distribution of the pair $(\lambda (A; M), \lambda (M/A; M))$ is symmetric and independent of the subsets $S, T$. In particular, the pair of statistics $(\lambda (A;M), \lambda (M/A; M))$ is equidistributed with $(\mathrm{se}(M), \mathrm{ne}(M))$, where $\mathrm{se}(M)$ and $\mathrm{ne}(M)$ are the numbers of southeast chains and northeast chains of $M$, respectively. Nous établissons une symétrie plus forte entre les nombres de chaînes nord-est et sud-est dans le cadre des remplissages $01$ des polyominos lune. Soit $\mathcal{M}$ un polyomino lune. Considérez tous les remplissages $01$ de $\mathcal{M}$ dans lesquels chaque rangée contient au plus un $1$. Nous présentons quatre statistiques mixtes sur les bipartitions des rangées et des colonnes de $\mathcal{M}$. Plus précisément, soit $S$ un sous-ensemble de rangées de $\mathcal{M}$. Pour tout remplissage $M$, la statistique mixte du dessus (resp. du dessous) $\alpha (S; M)$ (resp. $\beta (S; M)$) est la somme du nombre de chaînes nord-est dont le dessus (resp. le dessous) est dans $S$, et du nombre de chaînes sud-est dont la cellule supérieure (resp. inférieure) est dans le complément de $S$. De même, nous définissons les statistiques mixtes à gauche et à droite $\gamma (T; M)$ et $\delta (T; M)$, où $T$ est un sous-ensemble des colonnes. Soit $\lambda (A; M)$ une des quatre statistiques$\alpha (S; M)$, $\beta (S; M)$, $\gamma (T; M)$ et $\delta (T; M)$. Nous montrons que la distribution commune des paires $(\lambda (A; M), \lambda (M/A; M))$ est symétrique et indépendante des sous-ensembles $S, T$. En particulier, la paire de statistiques $(\lambda (A;M), \lambda (M/A; M))$ est équidistribuée avec $(\mathrm{se}(M), \mathrm{ne}(M))$, où $\mathrm{se}(M)$ et $\mathrm{ne}(M)$ sont les nombres de chaînes sud-est et nord-est de $M$ respectivement.

scholarly journals Arc-Coloured Permutations

2013 ◽  
Vol DMTCS Proceedings vol. AS,... (Proceedings) ◽  
Author(s):  
Lily Yen
Keyword(s):  
Generating Functions ◽  
Joint Distribution ◽  
Rational Functions ◽  
Set Partitions ◽  
Combinatorial Objects ◽  
Crossing Numbers ◽  
Rational Series ◽  
Nous Montrons ◽  
International Audience ◽  
Labelled Graphs

International audience The equidistribution of many crossing and nesting statistics exists in several combinatorial objects like matchings, set partitions, permutations, and embedded labelled graphs. The involutions switching nesting and crossing numbers for set partitions given by Krattenthaler, also by Chen, Deng, Du, Stanley, and Yan, and for permutations given by Burrill, Mishna, and Post involved passing through tableau-like objects. Recently, Chen and Guo for matchings, and Marberg for set partitions extended the result to coloured arc annotated diagrams. We prove that symmetric joint distribution continues to hold for arc-coloured permutations. As in Marberg's recent work, but through a different interpretation, we also conclude that the ordinary generating functions for all j-noncrossing, k-nonnesting, r-coloured permutations according to size n are rational functions. We use the interpretation to automate the generation of these rational series for both noncrossing and nonnesting coloured set partitions and permutations. <begin>otherlanguage*</begin>french L'équidistribution de plusieurs statistiques décrites en termes d'emboitements et de chevauchements d'arcs s'observes dans plusieurs familles d'objects combinatoires, tels que les couplages, partitions d'ensembles, permutations et graphes étiquetés. L'involution échangeant le nombre d'emboitements et de chevauchements dans les partitions d'ensemble due à Krattenthaler, et aussi Chen, Deng, Du, Stanley et Yan, et l'involution similaire dans les permutations due à Burrill, Mishna et Post, requièrent d'utiliser des objets de type tableaux. Récemment, Chen et Guo pour les couplages, et Marberg pour les partitions d'ensembles, ont étendu ces résultats au cas de diagrammes arc-annotés coloriés. Nous démontrons que la propriété d'équidistribution s'observe est aussi vraie dans le cas de permutations aux arcs coloriés. Tout comme dans le travail résent de Marberg, mais via un autre chemin, nous montrons que les séries génératrices ordinaires des permutations r-coloriées ayant au plus j chevauchements et k emboitements, comptées selon la taille n, sont des fonctions rationnelles. Nous décrivons aussi des algorithmes permettant de calculer ces fonctions rationnelles pour les partitions d'ensembles et les permutations coloriées sans emboitement ou sans chevauchement. <end>otherlanguage*</end>

scholarly journals On $k$-crossings and $k$-nestings of permutations

2010 ◽  
Vol DMTCS Proceedings vol. AN,... (Proceedings) ◽  
Author(s):  
Sophie Burrill ◽  
Marni Mishna ◽  
Jacob Post
Keyword(s):  
Joint Distribution ◽  
Crossing Number ◽  
Nous Obtenons ◽  
Nous Montrons ◽  
International Audience

International audience We introduce $k$-crossings and $k$-nestings of permutations. We show that the crossing number and the nesting number of permutations have a symmetric joint distribution. As a corollary, the number of $k$-noncrossing permutations is equal to the number of $k$-nonnesting permutations. We also provide some enumerative results for $k$-noncrossing permutations for some values of $k$. Nous introduisons les $k$-chevauchement d'arcs et les $k$-empilements d'arcs de permutations. Nous montrons que l'index de chevauchement et l'index de empilement ont une distribution conjointe symétrique pour les permutations de taille $n$. Comme corollaire, nous obtenons que le nombre de permutations n'ayant pas un $k$-chevauchement est égal au nombre de permutations n'ayant un $k$-empilement. Nous fournissons également quelques résultats énumératifs.

scholarly journals $k$-distant crossings and nestings of matchings and partitions

2009 ◽  
Vol DMTCS Proceedings vol. AK,... (Proceedings) ◽  
Author(s):  
Dan Drake ◽  
Jang Soo Kim
Keyword(s):  
Orthogonal Polynomials ◽  
Joint Distribution ◽  
Research Paper ◽  
Set Partitions ◽  
Nous Montrons ◽  
International Audience

International audience We define and consider $k$-distant crossings and nestings for matchings and set partitions, which are a variation of crossings and nestings in which the distance between vertices is important. By modifying an involution of Kasraoui and Zeng (Electronic J. Combinatorics 2006, research paper 33), we show that the joint distribution of $k$-distant crossings and nestings is symmetric. We also study the numbers of $k$-distant noncrossing matchings and partitions for small $k$, which are counted by well-known sequences, as well as the orthogonal polynomials related to $k$-distant noncrossing matchings and partitions. We extend Chen et al.'s $r$-crossings and enhanced $r$-crossings. Nous définissons les notions de croisements et imbrications $k$-distants sur les appariements et les partitions d'ensemble, qui sont une variation sur les notions usuelles prenant en compte la distance entre les sommets. En modifiant une involution de Kasraoui et Zeng (Electronic J. Combinatorics 2006, research paper 33), nous montrons que la distribution jointe des croisements et imbrications $k$-distants est symétrique. Nous étudions le nombre d'involutions et de partitions sans croisement $k$-distant pour de petites valeurs de $k$, qui sont des suites d'entiers bien connues, ainsi que les polynômes orthogonaux qui leur sont reliés. Nous étendons les notions de $r$-croisements et $r$-croisements améliorés dues à Chen et al.

scholarly journals Macdonald polynomials at $t=q^k$

2009 ◽  
Vol DMTCS Proceedings vol. AK,... (Proceedings) ◽  
Author(s):  
Jean-Gabriel Luque
Keyword(s):  
Macdonald Polynomials ◽  
Nous Montrons ◽  
International Audience

International audience We investigate the homogeneous symmetric Macdonald polynomials $P_{\lambda} (\mathbb{X} ;q,t)$ for the specialization $t=q^k$. We show an identity relying the polynomials $P_{\lambda} (\mathbb{X} ;q,q^k)$ and $P_{\lambda} (\frac{1-q}{1-q^k}\mathbb{X} ;q,q^k)$. As a consequence, we describe an operator whose eigenvalues characterize the polynomials $P_{\lambda} (\mathbb{X} ;q,q^k)$. Nous nous intéressons aux propriétés des polynômes de Macdonald symétriques $P_{\lambda} (\mathbb{X} ;q,t)$ pour la spécialisation $t=q^k$. En particulier nous montrons une égalité reliant les polynômes $P_{\lambda} (\mathbb{X} ;q,q^k)$ et $P_{\lambda} (\frac{1-q}{1-q^k}\mathbb{X} ;q,q^k)$. Nous en déduisons la description d'un opérateur dont les valeurs propres caractérisent les polynômes $P_{\lambda} (\mathbb{X} ;q,q^k)$.

scholarly journals The profile of unlabeled trees

2005 ◽  
Vol DMTCS Proceedings vol. AD,... (Proceedings) ◽  
Author(s):  
Bernhard Gittenberger
Keyword(s):  
Local Time ◽  
Joint Distribution ◽  
Random Trees ◽  
Rooted Trees ◽  
Brownian Excursion ◽  
Level Number ◽  
International Audience ◽  
The Times ◽  
Simply Generated Trees

International audience We consider the number of nodes in the levels of unlabeled rooted random trees and show that the joint distribution of several level sizes (where the level number is scaled by $\sqrt{n}$) weakly converges to the distribution of the local time of a Brownian excursion evaluated at the times corresponding to the level numbers. This extends existing results for simply generated trees and forests to the case of unlabeled rooted trees.

Generation of the symmetric group Sn2

2021 ◽  
pp. 2150107
Author(s):  
Carlos Zequeira Sánchez ◽  
Evaristo José Madarro Capó ◽  
Guillermo Sosa-Gómez
Keyword(s):  
Symmetric Group ◽  
Random Element ◽  
Matrix Representation ◽  
Random Permutation ◽  
Random Permutations ◽  
Dimension Formula ◽  
Indispensable Tool

In various scenarios today, the generation of random permutations has become an indispensable tool. Since random permutation of dimension [Formula: see text] is a random element of the symmetric group [Formula: see text], it is necessary to have algorithms capable of generating any permutation. This work demonstrates that it is possible to generate the symmetric group [Formula: see text] by shifting the components of a particular matrix representation of each permutation.

Alternative Environmental Contours for Marine Structural Design: A Comparison Study

2014 ◽  
Author(s):  
Erik Vanem ◽  
Elzbieta M. Bitner-Gregersen
Keyword(s):  
Structural Design ◽  
Joint Distribution ◽  
Traditional Approach ◽  
Physical Space ◽  
Probability Density Functions ◽  
Density Functions ◽  
Comparison Study ◽  
New Approach ◽  
Contour Lines ◽  
Wind Sea

A new approach to estimating environmental contours has recently been proposed, where the contours are estimated in the original physical space by Monte Carlo simulations from the joint distribution directly rather than applying the Rosenblatt transformation. In this paper, the new and the traditional approach to estimating the contours are presented and the assumptions on which they are based are discussed. The different results given by these two methods are then compared in a number of case studies. Simultaneous probability density functions are fitted to the joint distribution of significant wave height and wave period for selected ocean locations and, for each area, environmental contours are estimated for both methods. The chosen locations are characterised by different wave climates. Thus, the practical consequences of the choice of approach are assessed. Particular attention is given to mixed sea systems, i.e. a combination of wind sea and swell. In these situations, the new approach for environmental contours may fail to identify realistic conditions along some parts of the contours while for other wave conditions the contours are quite similar. The paper also briefly discusses possible ways of amending the new approach to estimating the contours to obtain more realistic conditions all along the contour lines.

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document