Combinatorial Topology of Toric arrangements

International audience We prove that the complement of a complexified toric arrangement has the homotopy type of a minimal CW-complex, and thus its homology is torsion-free. To this end, we consider the toric Salvetti complex, a combinatorial model for the arrangement's complement. Using diagrams of acyclic categories we obtain a stratification of this combinatorial model that explicitly associates generators in homology to the "local no-broken-circuit sets'' defined in terms of the incidence relations of the arrangement. Then we apply a suitably generalized form of Discrete Morse Theory to describe a sequence of elementary collapses leading from the full model to a minimal complex. On démontre que l’espace complémentaire d’un arrangement torique complexifié a le type d’homotopie d’un complexe CW minimal, donc que ses groupes d’homologie sont libres. On considère d’abord un modèle combinatoire du complémentaire de l’arrangement: le complexe de Salvetti torique. On obtient une stratification de ce complexe qui fait correspondre explicitement les générateurs d’homologie aux “circuits-non-rompus locaux” associés aux relations d’incidence de l’arrangement. On applique une forme généralisée de la théorie de Morse discrète pour obtenir une suite de collapsements élémentaires qui conduit à un complexe minimal.

Zonotopes, toric arrangements, and generalized Tutte polynomials

International audience We introduce a multiplicity Tutte polynomial $M(x,y)$, which generalizes the ordinary one and has applications to zonotopes and toric arrangements. We prove that $M(x,y)$ satisfies a deletion-restriction recurrence and has positive coefficients. The characteristic polynomial and the Poincaré polynomial of a toric arrangement are shown to be specializations of the associated polynomial $M(x,y)$, likewise the corresponding polynomials for a hyperplane arrangement are specializations of the ordinary Tutte polynomial. Furthermore, $M(1,y)$ is the Hilbert series of the related discrete Dahmen-Micchelli space, while $M(x,1)$ computes the volume and the number of integral points of the associated zonotope. On introduit un polynôme de Tutte avec multiplicité $M(x, y)$, qui généralise le polynôme de Tutte ordinaire et a des applications aux zonotopes et aux arrangements toriques. Nous prouvons que $M(x, y)$ satisfait une récurrence de "deletion-restriction'' et a des coefficients positifs. Le polynôme caractéristique et le polynôme de Poincaré d'un arrangement torique sont des spécialisations du polynôme associé $M(x, y)$, de même que les polynômes correspondants pour un arrangement d'hyperplans sont des spécialisations du polynôme de Tutte ordinaire. En outre, $M(1, y)$ est la série de Hilbert de l'espace discret de Dahmen-Micchelli associé, et $M(x, 1)$ calcule le volume et le nombre de points entiers du zonotope associé.