scholarly journals The sandpile model, polyominoes, and a $q,t$-Narayana polynomial

2012 ◽  
Vol DMTCS Proceedings vol. AR,... (Proceedings) ◽  
Author(s):  
Mark Dukes ◽  
Yvan Le Borgne
Keyword(s):  
Generating Functions ◽  
Complete Bipartite Graph ◽  
Combinatorial Structures ◽  
Set Partitions ◽  
Sandpile Model ◽  
Combinatorial Objects ◽  
Dyck Paths ◽  
Special Cases ◽  
Nous Montrons ◽  
International Audience

International audience We give a polyomino characterisation of recurrent configurations of the sandpile model on the complete bipartite graph $K_{m,n}$ in which one designated vertex is the sink. We present a bijection from these recurrent configurations to decorated parallelogram polyominoes whose bounding box is a $m×n$ rectangle. Other combinatorial structures appear in special cases of this correspondence: for example bicomposition matrices (a matrix analogue of set partitions), and (2+2)-free posets. A canonical toppling process for recurrent configurations gives rise to a path within the associated parallelogram polyominoes. We define a collection of polynomials that we call $q,t$-Narayana polynomials, the generating functions of the bistatistic $(\mathsf{area ,parabounce} )$ on the set of parallelogram polyominoes, akin to Haglund's $(\mathsf{area ,hagbounce} )$ bistatistic on Dyck paths. In doing so, we have extended a bistatistic of Egge et al. to the set of parallelogram polyominoes. This is one answer to their question concerning extensions to other combinatorial objects. We conjecture the $q,t$-Narayana polynomials to be symmetric and discuss the proofs for numerous special cases. We also show a relationship between the $q,t$-Catalan polynomials and our bistatistic $(\mathsf{area ,parabounce}) $on a subset of parallelogram polyominoes. Pour le modèle du tas de sable sur un graphe $K_m,n$ biparti complet, on donne une description des configurations rècurrentes à l'aide d'une bijection avec des polyominos parallèlogrammes dècorès de rectangle englobant $m×n$. D'autres classes combinatoires apparaissent comme des cas particuliers de cette construction: par exemple les matrices de bicomposition et les ordres partiels évitant le motif (2+2). Un processus d'éboulement canonique des configurations récurrentes se traduit par un chemin bondissant dans le polyomino parallèlogramme associè. Nous définissons une famille de polynômes, baptisée de $q,t$-Narayana, à travers la distribution d'une paire de statistique $(\mathsf{aire, poidscheminbondissant})$ sur les polyominos parallélogrammes similaire à celle de Haglund définissant les polynômes de $q,t$-Catalan sur les chemins de Dyck. Ainsi nous étendons une paire de statistique de Egge et d'autres à l'ensemble des polynominos parallélogrammes. Cela répond à l'une de leur question sur des généralistations à d'autres objets combinatoires. Nous conjecturons que les polynômes de $q,t$-Narayana sont symétriques et discutons des preuves de plusieurs cas particuliers. Nous montrons ègalement une relation avec les polynômes de $q,t$-Catalan en restreignant notre paire de statistique à un sous-ensemble des polyominos parallélogrammes.

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 Area of Brownian Motion with Generatingfunctionology

2003 ◽  
Vol DMTCS Proceedings vol. AC,... (Proceedings) ◽  
Author(s):  
Michel Nguyên Thê
Keyword(s):  
Brownian Motion ◽  
Random Walks ◽  
Generating Functions ◽  
Limit Distributions ◽  
Dyck Paths ◽  
Different Types ◽  
International Audience

International audience This paper gives a survey of the limit distributions of the areas of different types of random walks, namely Dyck paths, bilateral Dyck paths, meanders, and Bernoulli random walks, using the technology of generating functions only.

scholarly journals A General Theory of Wilf-Equivalence for Catalan Structures

10.37236/5629 ◽  
2015 ◽  
Vol 22 (4) ◽  
Author(s):  
Michael Albert ◽  
Mathilde Bouvel
Keyword(s):  
General Theory ◽  
Equivalence Relation ◽  
Generating Functions ◽  
Asymptotic Estimate ◽  
Equivalence Classes ◽  
Catalan Number ◽  
Combinatorial Structures ◽  
Dyck Paths ◽  
Significant Interest ◽  
Wilf Equivalence

The existence of apparently coincidental equalities (also called Wilf-equivalences) between the enumeration sequences or generating functions of various hereditary classes of combinatorial structures has attracted significant interest. We investigate such coincidences among non-crossing matchings and a variety of other Catalan structures including Dyck paths, 231-avoiding permutations and plane forests. In particular we consider principal subclasses defined by not containing an occurrence of a single given structure. An easily computed equivalence relation among structures is described such that if two structures are equivalent then the associated principal subclasses have the same enumeration sequence. We give an asymptotic estimate of the number of equivalence classes of this relation among structures of size $n$ and show that it is exponentially smaller than the $n^{th}$ Catalan number. In other words these "coincidental" equalities are in fact very common among principal subclasses. Our results also allow us to prove in a unified and bijective manner several known Wilf-equivalences from the literature.

ANISOTROPIC STEP, SURFACE CONTACT, AND AREA WEIGHTED DIRECTED WALKS ON THE TRIANGULAR LATTICE

2002 ◽  
Vol 16 (09) ◽  
pp. 1269-1299 ◽  
Author(s):  
A. C. OPPENHEIM ◽  
R. BRAK ◽  
A. L. OWCZAREK
Keyword(s):  
Triangular Lattice ◽  
Generating Functions ◽  
Continued Fractions ◽  
Functional Equations ◽  
Square Lattice ◽  
Combinatorial Objects ◽  
Special Cases ◽  
Explicit Formulae ◽  
Directed Walks ◽  
Marked Area

We present results for the generating functions of single fully-directed walks on the triangular lattice, enumerated according to each type of step and weighted proportional to the area between the walk and the surface of a half-plane (wall), and the number of contacts made with the wall. We also give explicit formulae for total area generating functions, that is when the area is summed over all configurations with a given perimeter, and the generating function of the moments of heights above the wall (the first of which is the total area). These results generalise and summarise nearly all known results on the square lattice: all the square lattice results can be obtaining by setting one of the step weights to zero. Our results also contain as special cases those that already exist for the triangular lattice. In deriving some of the new results we utilise the Enumerating Combinatorial Objects (ECO) and marked area methods of combinatorics for obtaining functional equations in the most general cases. In several cases we give our results both in terms of ratios of infinite q-series and as continued fractions.

scholarly journals Affine descents and the Steinberg torus

2008 ◽  
Vol DMTCS Proceedings vol. AJ,... (Proceedings) ◽  
Author(s):  
Kevin Dilks ◽  
T. Kyle Petersen ◽  
John R. Stembridge
Keyword(s):  
Weyl Group ◽  
Generating Functions ◽  
Cell Complex ◽  
Premier Lieu ◽  
Coxeter Complex ◽  
Affine Weyl Group ◽  
Nous Montrons ◽  
International Audience ◽  
Translation Subgroup

International audience Let $W \ltimes L$ be an irreducible affine Weyl group with Coxeter complex $\Sigma$, where $W$ denotes the associated finite Weyl group and $L$ the translation subgroup. The Steinberg torus is the Boolean cell complex obtained by taking the quotient of $\Sigma$ by the lattice $L$. We show that the ordinary and flag $h$-polynomials of the Steinberg torus (with the empty face deleted) are generating functions over $W$ for a descent-like statistic first studied by Cellini. We also show that the ordinary $h$-polynomial has a nonnegative $\gamma$-vector, and hence, symmetric and unimodal coefficients. In the classical cases, we also provide expansions, identities, and generating functions for the $h$-polynomials of Steinberg tori. Nous considérons un groupe de Weyl affine irréductible $W \ltimes L$ avec complexe de Coxeter $\Sigma$, où $W$ désigne le groupe de Weyl fini associé et $L$ le sous-groupe des translations. Le tore de Steinberg est le complexe cellulaire Booléen obtenu comme le quotient de $\Sigma$ par $L$. Nous montrons que les $h$-polynômes, ordinaires et de drapeaux, du tore de Steinberg (sans la face vide) sont des fonctions génératrices sur $W$ pour une statistique de type descente, étudiée en premier lieu par Cellini. Nous montrons également qu'un $h$-polynôme ordinaire possède un $\gamma$-vecteur positif, et par conséquent, a des coefficients symétriques et unimodaux. Dans les cas classiques, nous donnons également des développements, des identités et des fonctions génératrices pour les $h$-polynômes des tores de Steinberg.

scholarly journals Pattern avoidance in alternating permutations and tableaux (extended abstract)

2010 ◽  
Vol DMTCS Proceedings vol. AN,... (Proceedings) ◽  
Author(s):  
Joel Brewster Lewis
Keyword(s):  
Pattern Avoidance ◽  
Catalan Numbers ◽  
Young Tableaux ◽  
Alternating Permutations ◽  
Special Cases ◽  
Nous Montrons ◽  
Insertion Algorithm ◽  
Generating Trees ◽  
International Audience ◽  
Standard Young Tableaux

International audience We give bijective proofs of pattern-avoidance results for a class of permutations generalizing alternating permutations. The bijections employed include a modified form of the RSK insertion algorithm and recursive bijections based on generating trees. As special cases, we show that the sets $A_{2n}(1234)$ and $A_{2n}(2143)$ are in bijection with standard Young tableaux of shape $\langle 3^n \rangle$. Alternating permutations may be viewed as the reading words of standard Young tableaux of a certain skew shape. In the last section of the paper, we study pattern avoidance in the reading words of standard Young tableaux of any skew shape. We show bijectively that the number of standard Young tableaux of shape $\lambda / \mu$ whose reading words avoid $213$ is a natural $\mu$-analogue of the Catalan numbers. Similar results for the patterns $132$, $231$ and $312$. Nous présentons des preuves bijectives de résultats pour une classe de permutations à motifs exclus qui généralisent les permutations alternantes. Les bijections utilisées reposent sur une modification de l'algorithme d'insertion "RSK" et des bijections récursives basées sur des arbres de génération. Comme cas particuliers, nous montrons que les ensembles $A_{2n}(1234)$ et $A_{2n}(2143)$ sont en bijection avec les tableaux standards de Young de la forme $\langle 3^n \rangle$. Une permutation alternante peut être considérée comme le mot de lecture de certain skew tableau. Dans la dernière section de l'article, nous étudions l'évitement des motifs dans les mots de lecture de skew tableaux généraux. Nous montrons bijectivement que le nombre de tableaux standards de forme $\lambda / \mu$ dont les mots de lecture évitent $213$ est un $\mu$-analogue naturel des nombres de Catalan. Des résultats analogues sont valables pour les motifs $132$, $231$ et $312$.

scholarly journals Triangulations of $\Delta_{n-1} \times \Delta_{d-1}$ and Tropical Oriented Matroids

2011 ◽  
Vol DMTCS Proceedings vol. AO,... (Proceedings) ◽  
Author(s):  
Suho Oh ◽  
Hwanchul Yoo
Keyword(s):  
Oriented Matroids ◽  
Oriented Matroid ◽  
Nous Proposons ◽  
Combinatorial Objects ◽  
New Class ◽  
Nous Montrons ◽  
International Audience ◽  
Tropical Polytopes

International audience Develin and Sturmfels showed that regular triangulations of $\Delta_{n-1} \times \Delta_{d-1}$ can be thought of as tropical polytopes. Tropical oriented matroids were defined by Ardila and Develin, and were conjectured to be in bijection with all subdivisions of $\Delta_{n-1} \times \Delta_{d-1}$. In this paper, we show that any triangulation of $\Delta_{n-1} \times \Delta_{d-1}$ encodes a tropical oriented matroid. We also suggest a new class of combinatorial objects that may describe all subdivisions of a bigger class of polytopes. Develin et Sturmfels ont montré que les triangulations de $\Delta_{n-1} \times \Delta_{d-1}$ peuvent être considérées comme des polytopes tropicaux. Les matroïdes orientés tropicaux ont été définis par Ardila et Develin, et ils ont été conjecturés être en bijection avec les subdivisions de $\Delta_{n-1} \times \Delta_{d-1}$. Dans cet article, nous montrons que toute triangulation de $\Delta_{n-1} \times \Delta_{d-1}$ encode un matroïde orienté tropical. De plus, nous proposons une nouvelle classe d'objets combinatoires qui peuvent décrire toutes les subdivisions d'une plus grande classe de polytopes.

scholarly journals Constructing combinatorial operads from monoids

2012 ◽  
Vol DMTCS Proceedings vol. AR,... (Proceedings) ◽  
Author(s):  
Samuele Giraudo
Keyword(s):  
Rooted Trees ◽  
Parking Functions ◽  
Combinatorial Objects ◽  
Dyck Paths ◽  
International Audience ◽  
Motzkin Paths ◽  
Planar Rooted Trees

International audience We introduce a functorial construction which, from a monoid, produces a set-operad. We obtain new (symmetric or not) operads as suboperads or quotients of the operad obtained from the additive monoid. These involve various familiar combinatorial objects: parking functions, packed words, planar rooted trees, generalized Dyck paths, Schröder trees, Motzkin paths, integer compositions, directed animals, etc. We also retrieve some known operads: the magmatic operad, the commutative associative operad, and the diassociative operad.

scholarly journals Tamari Lattices for Parabolic Quotients of the Symmetric Group

2015 ◽  
Vol DMTCS Proceedings, 27th... (Proceedings) ◽  
Author(s):  
Henri Mühle ◽  
Nathan Williams
Keyword(s):  
Symmetric Group ◽  
Coxeter Groups ◽  
Weak Order ◽  
Set Partitions ◽  
Tamari Lattice ◽  
Nous Montrons ◽  
International Audience ◽  
Tamari Lattices

International audience We present a generalization of the Tamari lattice to parabolic quotients of the symmetric group. More precisely, we generalize the notions of 231-avoiding permutations, noncrossing set partitions, and nonnesting set partitions to parabolic quotients, and show bijectively that these sets are equinumerous. Furthermore, the restriction of weak order on the parabolic quotient to the parabolic 231-avoiding permutations is a lattice quotient. Lastly, we suggest how to extend these constructions to all Coxeter groups. Nous présentons une généralisation du treillis de Tamari aux quotients paraboliques du groupe symétrique. Plus précisément, nous généralisons les notions de permutations qui évitent le motif 231, les partitions non-croisées, et les partitions non-emboîtées aux quotients paraboliques, et nous montrons de façon bijective que ces ensembles sont équipotents. En restreignant l’ordre faible du quotient parabolique aux permutations paraboliques qui évitent le motif 231, on obtient un quotient de treillis d’ordre faible. Enfin, nous suggérons comment étendre ces constructions à tous les groupes de Coxeter.

scholarly journals The Selberg integral and Young books

2014 ◽  
Vol DMTCS Proceedings vol. AT,... (Proceedings) ◽  
Author(s):  
Jang Soo Kim ◽  
Suho Oh
Keyword(s):  
Young Tableaux ◽  
Combinatorial Interpretation ◽  
Selberg Integral ◽  
Combinatorial Objects ◽  
Special Cases ◽  
International Audience ◽  
Enumeration Formula ◽  
Standard Young Tableaux

International audience The Selberg integral is an important integral first evaluated by Selberg in 1944. Stanley found a combinatorial interpretation of the Selberg integral in terms of permutations. In this paper, new combinatorial objects "Young books'' are introduced and shown to have a connection with the Selberg integral. This connection gives an enumeration formula for Young books. It is shown that special cases of Young books become standard Young tableaux of various shapes: shifted staircases, squares, certain skew shapes, and certain truncated shapes. As a consequence, enumeration formulas for standard Young tableaux of these shapes are obtained. L’intégrale de Selberg est une partie intégrante importante abord évaluée par Selberg en 1944. Stanley a trouvé une interprétation combinatoire de la Selberg aide en permutations. Dans ce papier, de nouveaux objets combinatoires “livres de Young” sont introduits et présentés à avoir un lien avec l’intégrale de Selberg. Cette connexion donne une formule d'énumération pour les livres de Young. Il est démontré que des cas spéciaux de livres de Young deviennent tableaux standards de Young de formes diverses: escaliers décalés, places, certaines formes gauches et certaines formes tronquées. En conséquence, l’énumération des formules pour tableaux standards de Young de ces formes sont obtenues.

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