Dissertations / Theses on the topic 'Combinatorial representation theory'

In my Ph.D. dissertation, I have studied problems arising in various aspects of preferences: preference modeling, preference learning, and preference reasoning, when preferences concern outcomes ranging over combinatorial domains. Preferences is a major research component in artificial intelligence (AI) and decision theory, and is closely related to the social choice theory considered by economists and political scientists. In my dissertation, I have exploited emerging connections between preferences in AI and social choice theory. Most of my research is on qualitative preference representations that extend and combine existing formalisms such as conditional preference nets, lexicographic preference trees, answer-set optimization programs, possibilistic logic, and conditional preference networks; on learning problems that aim at discovering qualitative preference models and predictive preference information from practical data; and on preference reasoning problems centered around qualitative preference optimization and aggregation methods. Applications of my research include recommender systems, decision support tools, multi-agent systems, and Internet trading and marketing platforms.

Les algèbres L(g,n,H) ont été introduites par Alekseev-Grosse-Schomerus et Buffenoir-Roche au milieu des années 1990, dans le cadre de la quantification combinatoire de l'espace de modules des G-connexions plates sur la surface S(g,n) de genre g avec n disques ouverts enlevés. L'algèbre de Hopf H, appelée algèbre de jauge, était à l'origine le groupe quantique U_q(g), avec g=Lie(G). Dans cette thèse nous appliquons les algèbres L(g,n,H) à la topologie en basses dimensions (groupe de difféotopie et algèbres d'écheveaux des surfaces), sous l'hypothèse que H est une algèbre de Hopf de dimension finie, factorisable et enrubannée mais pas nécessairement semi-simple, l'exemple phare d'une telle algèbre de Hopf étant le groupe quantique restreint associé à sl(2) (à une racine 2p-ième de l'unité). D'abord, nous construisons en utilisant L(g,n,H) une représentation projective des groupes de difféotopie de S(g,0)D et de S(g,0) (où D est un disque ouvert). Nous donnons des formules pour les représentations d'un ensemble de twists de Dehn qui engendre le groupe de difféotopie; en particulier ces formules nous permettent de montrer que notre représentation est équivalente à celle construite par Lyubashenko-Majid et Lyubashenko via des méthodes catégoriques. Pour le tore S(1,0) avec le groupe quantique restreint associé à sl(2) comme algèbre de jauge, nous calculons explicitement la représentation de SL(2,Z) en utilisant une base convenable de l'espace de représentation et nous en déterminons la structure.Ensuite, nous introduisons une description diagrammatique de L(g,n,H) qui nous permet de définir de façon très naturelle l'application boucle de Wilson W. Cette application associe un élément de L(g,n,H) à chaque entrelac dans (S(g,n)D) x [0,1] qui est parallélisé, orienté et colorié par des H-modules. Quand l'algèbre de jauge est le groupe quantique restreint associé à sl(2), nous utilisons W et les représentations de L(g,n,H) pour construire des représentations des algèbres d'écheveaux S_q(S(g,n)). Pour le tore S(1,0) nous étudions explicitement cette représentation
The algebras L(g,n,H) have been introduced by Alekseev-Grosse-Schomerus and Buffenoir-Roche in the middle of the 1990's, in the program of combinatorial quantization of the moduli space of flat G-connections over the surface S(g,n) of genus g with n open disks removed. The Hopf algebra H, called gauge algebra, was originally the quantum group U_q(g), with g = Lie(G). In this thesis we apply these algebras L(g,n,H) to low-dimensional topology (mapping class groups and skein algebras of surfaces), under the assumption that H is a finite dimensional factorizable ribbon Hopf algebra which is not necessarily semisimple, the guiding example of such a Hopf algebra being the restricted quantum group associated to sl(2) (at a 2p-th root of unity).First, we construct from L(g,n,H) a projective representation of the mapping class groups of S(g,0)D and of S(g,0) (D being an open disk). We provide formulas for the representations of Dehn twists generating the mapping class group; in particular these formulas allow us to show that our representation is equivalent to the one constructed by Lyubashenko-Majid and Lyubashenko via categorical methods. For the torus S(1,0) with the restricted quantum group associated to sl(2) for the gauge algebra, we compute explicitly the representation of SL(2,Z) using a suitable basis of the representation space and we determine the structure of this representation.Second, we introduce a diagrammatic description of L(g,n,H) which enables us to define in a very natural way the Wilson loop map W. This maps associates an element of L(g,n,H) to any link in (S(g,n)D) x [0,1] which is framed, oriented and colored by H-modules. When the gauge algebra is the restricted quantum group associated to sl(2), we use W and the representations of L(g,n,H) to construct representations of the skein algebras S_q(S(g,n)). For the torus S(1,0) we explicitly study this representation

The Aldous order is an ordering of representations of the symmetric group motivated by the Aldous Conjecture, a conjecture about random processes proved in 2009. In general, the Aldous order is very difficult to compute, and the proper relations have yet to be determined even for small cases. However, by restricting the problem down to Young-Jucys-Murphy elements, the problem becomes explicitly combinatorial. This approach has led to many novel insights, whose proofs are simple and elegant. However, there remain many open questions related to the Aldous Order, both in general and for the Young-Jucys-Murphy elements.

Uma representação retangular de um grafo plano G é uma representação de G, onde cada vértice é desenhado como um retângulo de modo que dois retângulos devem compartilhar algum segmento de seus lados se e somente se existe uma aresta em G entre os vértices correspondentes aos retângulos. Ainda, a representação de G deve formar um retângulo e não deve existir buracos, ou seja, toda região interna deve corresponder a algum vértice de G. Um desenho retangular de um grafo plano H é um desenho de H, onde todas as arestas são desenhadas como segmentos horizontais ou verticais. Ainda, todas as faces internas são retângulos e as arestas que incidem na face externa também formam um retângulo. Nesta dissertação, apresentamos os principais trabalhos existentes na literatura para problemas associados à representação retangular. Também apresentamos resultados para problemas associados ao desenho retangular. Por fim, apresentamos o algoritmo que desenvolvemos para determinar as coordenadas dos vértices de um desenho retangular quando a orientação das arestas já foram determinadas.
A rectangular representation of a plane graph G is a representation of G, where each vertex is drawn as a rectangle, such as two rectangles have to share some boundary if and only if exist an edge in G between the corresponding vertices. Also, the representation of G must form a rectangle and does not contain any holes, in other words, every point inside the formed rectangle must correspond to some vertex of G. A rectangular drawing of a plane graph H is a drawing of H, where all edges are drawn either in vertical or in horizontal. Also, every internal face is a rectangle and the edges which are incident in the external face define a rectangle. In this dissertation, we present the main studies in the literature for problems associated with the rectangular representation. We also present results for problems associated with rectangular drawing. Finally, we present the algorithm we developed to determine the coordinates of the vertices of a rectangular drawing when the orientation of the edges have been determined.

The Hessenberg representation is a representation of the symmetric group afforded on the cohomology ring of a regular semisimple Hessenberg variety. We study this representation via a combinatorial presentation called GKM Theory. This presentation allows for the study of the representation entirely from a graph. The thesis derives a combinatorial construction of a basis of the equivariant cohomology as a free module over a polynomial ring. This generalizes classical constructions of Schubert classes and divided difference operators for the equivariant cohomology of the flag variety.

Le sujet de cette thèse est la généralisation non-commutative de résultats probabilistes venant de la théorie des représentations. Les résultats obtenus se divisent en trois parties distinctes. Dans la première partie de la thèse, le concept de groupe quantique easy est étendu au cas unitaire. Tout d'abord, nous donnons une classification de l'ensemble des groupes quantiques easy unitaires dans le cas libre et classique. Nous étendons ensuite les résultats probabilistes de au cas unitaire. La deuxième partie de la thèse est consacrée à une étude du produit en couronne libre. Dans un premier temps, nous décrivons les entrelaceurs des représentations dans le cas particulier d'un produit en couronne libre avec le groupe symétrique libre: cette description permet également d'obtenir plusieurs résultats probabilistes. Dans un deuxième temps, nous établissons un lien entre le produit en couronne libre et les algèbres planaires: ce lien mène à une preuve d'une conjecture de Banica et Bichon. Dans la troisième partie de la thèse, nous étudions un analoque du graphe de Young qui encode la structure multiplicative des fonctions fondamentales quasi-symétriques. La frontière minimale de ce graphe a déjà été décrite par Gnedin et Olshanski. Nous prouvons que la frontière minimale coïncide avec la frontière de Martin. Au cours de cette preuve, nous montrons plusieurs résultats combinatoires asymptotiques concernant les diagrammes de Young en ruban
The subject of this thesis is the non-commutative generalization of some probabilistic results that occur in representation theory. The results of the thesis are divided into three different parts. In the first part of the thesis, we classify all unitary easy quantum groups whose intertwiner spaces are described by non-crossing partitions, and develop the Weingarten calculus on these quantum groups. As an application of the previous work, we recover the results of Diaconis and Shahshahani on the unitary group and extend those results to the free unitary group. In the second part of the thesis, we study the free wreath product. First, we study the free wreath product with the free symmetric group by giving a description of the intertwiner spaces: several probabilistic results are deduced from this description. Then, we relate the intertwiner spaces of a free wreath product with the free product of planar algebras, an object which has been defined by Bisch and Jones. This relation allows us to prove the conjecture of Banica and Bichon. In the last part of the thesis, we prove that the minimal and the Martin boundaries of a graph introduced by Gnedin and Olshanski are the same. In order to prove this, we give some precise estimates on the uniform standard filling of a large ribbon Young diagram. This yields several asymptotic results on the filling of large ribbon Young diagrams

Cette thèse présente le résultat de recherches sur deux thèmes combinatoires distincts: le calcul effectif des matrices de Cartan en théorie des représentations des monoïdes et l'exploration des propriétés des éléments minimaux dans les arrangements de Shi des groupes de Coxeter. Bien que disparates, ces deux domaines de recherche partagent l'utilisation de méthodes combinatoires et d'exploration informatique, soit en tant que fin en soi pour le premier domaine, soit comme aide à la recherche pour le second. Dans la première partie de la thèse, nous développons des méthodes pour le calcul effectif des tables de caractères et des matrices de Cartan dans la théorie des représentations des monoïdes. À cette fin, nous présentons un algorithme basé sur nos résultats pour le calcul efficace des points fixes sous une action similaire à une conjugaison, dans le but de mettre en œuvre la formule de [Thiéry '12] pour la matrice de Cartan. Après une introduction largement auto-contenue aux notions nécessaires, nous présentons nos résultats sur le comptage des points fixes, ainsi qu'une nouvelle formule pour la table de caractères des monoïdes finis. Nous évaluons les performances des algorithmes résultants en termes de temps d'exécution et d'utilisation mémoire. Nous observons qu'ils sont plus efficaces par plusieurs ordres de grandeur que les algorithmes non spécialisés pour les monoïdes. Nous espérons que l'implémentation (publique) résultant de ces travaux contribuera à la communauté des représentations des monoïdes en permettant des calculs auparavant difficiles. La deuxième partie de la thèse se concentre sur les propriétés des éléments minimaux dans les arrangements de Shi. Les arrangements de Shi ont été introduits dans [Shi '87] et sont l'objet de la Conjecture 2 dans [Dyer, Hohlweg '14]. Initialement motivés par cette conjecture, après une introduction aux notions nécessaires, nous présentons deux résultats. Premièrement, une démonstration directe dans le cas des groupes de rang 3. Deuxièmement, dans le cas particulier des groupes de Weyl, nous donnons une description des éléments minimaux des régions de Shi en étendant une bijection issue de [Athanasiadis, Linusson '99] et [Armstrong, Reiner, Rhoades '15] entre les fonctions de parking et les régions de Shi permettant d'effectuer le calcul pratique des éléments minimaux. Comme application, à partir des propriétés de ce calcul, nous donnons une démonstration de la conjecture pour les groupes de Weyl indépendante de leur classification. Ces résultats révèlent une interaction intrigante entre les partitions non-croisées et non-embrassées dans le cas des groupes de Weyl classiques
This thesis presents an investigation into two distinct combinatorial subjects: the effective computation of Cartan matrices in monoid representation theory and the exploration of properties of minimal elements in Shi arrangements of Coxeter groups. Although disparate, both of these research focuses share a commonality in the utilization of combinatorial methods and computer exploration either as an end in itself for the former or as a help to research for the latter. In the first part of the dissertation, we develop methods for the effective computation of character tables and Cartan matrices in monoid representation theory. To this end, we present an algorithm based on our results for the efficient computations of fixed points under a conjugacy-like action, with the goal to implement Thiéry's formula for the Cartan matrix from [Thiéry '12]. After a largely self-contained introduction to the necessary background, we present our results for fixed-point counting, as well as a new formula for the character table of finite monoids. We evaluate the performance of the resulting algorithms in terms of execution time and memory usage and find that they are more efficient than algorithms not specialized for monoids by orders of magnitude. We hope that the resulting (public) implementation will contribute to the monoid representation community by allowing previously impractical computations. The second part of the thesis focuses on the properties of minimal elements in Shi arrangements. The Shi arrangements were introduced in [Shi '87] and are the object of Conjecture 2 from [Dyer, Hohlweg '14]. Originally motivated by this conjecture, we present two results. Firstly, a direct proof in the case of rank 3 groups. Secondly, in the special case of Weyl groups, we give a description of the minimal elements of the Shi regions by extending a bijection from [Athanasiadis, Linusson '99] and [Armstrong, Reiner, Rhoades '15] between parking functions and Shi regions. This allows for the effective computation of the minimal elements. From the properties of this computation, we provide a type-free proof of the conjecture in Weyl groups as an application. These results reveal an intriguing interplay between the non-nesting and non-crossing worlds in the case of classical Weyl groups

We construct a new operation among representations of the symmetric group that interpolates between the classical internal and external products, which are defined in terms of tensor product and induction of representations. Following Malvenuto and Reutenauer, we pass from symmetric functions to non-commutative symmetric functions and from there to the algebra of permutations in order to relate the internal and external products to the composition and convolution of linear endomorphisms of the tensor algebra. The new product we construct corresponds to the Heisenberg product of endomorphisms of the tensor algebra. For symmetric functions, the Heisenberg product is given by a construction which combines induction and restriction of representations. For non-commutative symmetric functions, the structure constants of the Heisenberg product are given by an explicit combinatorial rule which extends a well-known result of Garsia, Remmel, Reutenauer, and Solomon for the descent algebra. We describe the dual operation among quasi-symmetric functions in terms of alphabets.

The Egyptian Fractions of One problem (EFO), asks the following question: Given a positive integer n, how many ways can 1 be expressed as the sum of n non-increasing unit fractions? In this paper, we verify a result concerning the EFO problem for n=8, and show the computational complexity of the problem can be severely lessened by new theorems concerning the structure of solutions to the EFO problem.
Master of Science
Expressing numbers as fractions has been the subject of one’s education since antiquity. This paper shows how we can write the number 1 as the sum of uniquely behaved fractions called “unit fractions”, that is, fractions with 1 in the numerator and some natural counting number in the denominator. Counting the number of ways this can be done reveals certain properties about the prime numbers, and how they interact with each other, as well as pushes the boundaries of computing power.

La combinatoire algébrique est le champ de recherche qui utilise des méthodes combinatoires et des algorithmes pour étudier les problèmes algébriques, et applique ensuite des outils algébriques à ces problèmes combinatoires. L’un des thèmes centraux de la combinatoire algébrique est l’étude des permutations car elles peuvent être interprétées de bien des manières (en tant que bijections, matrices de permutations, mais aussi mots sur des entiers, ordre totaux sur des entiers, sommets du permutaèdre…). Cette riche diversité de perspectives conduit alors aux généralisations suivantes du groupe symétrique. Sur le plan géométrique, le groupe symétrique engendré par les transpositions élémentaires est l’exemple canonique des groupes de réflexions finis, également appelés groupes de Coxeter. Sur le plan monoïdal, ces même transpositions élémentaires deviennent les opérateurs du tri par bulles et engendrent le monoïde de 0-Hecke, dont l’algèbre est la spécialisation à q=0 de la q-déformation du groupe symétrique introduite par Iwahori. Cette thèse se consacre à deux autres généralisations des permutations. Dans la première partie de cette thèse, nous nous concentrons sur les matrices de permutations partielles, en d’autres termes les placements de tours ne s’attaquant pas deux à deux sur un échiquier carré. Ces placements de tours engendrent le monoïde de placements de tours, une généralisation du groupe symétrique. Dans cette thèse nous introduisons et étudions le 0-monoïde de placements de tours comme une généralisation du monoïde de 0-Hecke. Son algèbre est la dégénérescence à q=0 de la q-déformation du monoïde de placements de tours introduite par Solomon. On étudie par la suite les propriétés monoïdales fondamentales du 0-monoïde de placements de tours (ordres de Green, propriété de treillis du R-ordre, J-trivialité) ce qui nous permet de décrire sa théorie des représentations (modules simples et projectifs, projectivité sur le monoïde de 0-Hecke, restriction et induction le long d’une fonction d’inclusion).Les monoïdes de placements de tours sont en fait l’instance en type A de la famille des monoïdes de Renner, définis comme les complétés des groupes de Weyl (c’est-à-dire les groupes de Coxeter cristallographiques) pour la topologie de Zariski. Dès lors, dans la seconde partie de la thèse nous étendons nos résultats du type A afin de définir les monoïdes de 0-Renner en type B et D et d’en donner une présentation. Ceci nous conduit également à une présentation des monoïdes de Renner en type B et D, corrigeant ainsi une présentation erronée se trouvant dans la littérature depuis une dizaine d’années. Par la suite, nous étudions comme en type A les propriétés monoïdales de ces nouveaux monoïdes de 0-Renner de type B et D : ils restent J-triviaux, mais leur R-ordre n’est plus un treillis. Cela ne nous empêche pas d’étudier leur théorie des représentations, ainsi que la restriction des modules projectifs sur le monoïde de 0-Hecke qui leur est associé. Enfin, la dernière partie de la thèse traite de différentes généralisations des permutations. Dans une récente séries d’articles, Châtel, Pilaud et Pons revisitent la combinatoire algébrique des permutations (ordre faible, algèbre de Hopf de Malvenuto-Reutenauer) en terme de combinatoire sur les ordres partiels sur les entiers. Cette perspective englobe également la combinatoire des quotients de l’ordre faible tels les arbres binaires, les séquences binaires, et de façon plus générale les récents permutarbres de Pilaud et Pons. Nous généralisons alors l’ordre faibles aux éléments des groupes de Weyl. Ceci nous conduit à décrire un ordre sur les sommets des permutaèdres, associaèdres généralisés et cubes dans le même cadre unifié. Ces résultats se basent sur de subtiles propriétés des sommes de racines dans les groupes de Weyl qui s’avèrent ne pas fonctionner pour les groupes de Coxeter qui ne sont pas cristallographiques
Algebraic combinatorics is the research field that uses combinatorial methods and algorithms to study algebraic computation, and applies algebraic tools to combinatorial problems. One of the central topics of algebraic combinatorics is the study of permutations, interpreted in many different ways (as bijections, permutation matrices, words over integers, total orders on integers, vertices of the permutahedron…). This rich diversity of perspectives leads to the following generalizations of the symmetric group. On the geometric side, the symmetric group generated by simple transpositions is the canonical example of finite reflection groups, also called Coxeter groups. On the monoidal side, the simple transpositions become bubble sort operators that generate the 0-Hecke monoid, whose algebra is the specialization at q=0 of Iwahori’s q-deformation of the symmetric group. This thesis deals with two further generalizations of permutations. In the first part of this thesis, we first focus on partial permutations matrices, that is placements of pairwise non attacking rooks on a n by n chessboard, simply called rooks. Rooks generate the rook monoid, a generalization of the symmetric group. In this thesis we introduce and study the 0-Rook monoid, a generalization of the 0-Hecke monoid. Its algebra is a proper degeneracy at q = 0 of the q-deformed rook monoid of Solomon. We study fundamental monoidal properties of the 0-rook monoid (Green orders, lattice property of the R-order, J-triviality) which allow us to describe its representation theory (simple and projective modules, projectivity on the 0-Hecke monoid, restriction and induction along an inclusion map).Rook monoids are actually type A instances of the family of Renner monoids, which are completions of the Weyl groups (crystallographic Coxeter groups) for Zariski’s topology. In the second part of this thesis we extend our type A results to define and give a presentation of 0-Renner monoids in type B and D. This also leads to a presentation of the Renner monoids of type B and D, correcting a misleading presentation that appeared earlier in the litterature. As in type A we study the monoidal properties of the 0-Renner monoids of type B and D : they are still J-trivial but their R-order are not lattices anymore. We study nonetheless their representation theory and the restriction of projective modules over the corresponding 0-Hecke monoids. The third part of this thesis deals with different generalizations of permutations. In a recent series of papers, Châtel, Pilaud and Pons revisit the algebraic combinatorics of permutations (weak order, Malvenuto-Reutenauer Hopf algebra) in terms of the combinatorics of integer posets. This perspective encompasses as well the combinatorics of quotients of the weak order such as binary trees, binary sequences, and more generally the recent permutrees of Pilaud and Pons. We generalize the weak order on the elements of the Weyl groups. This enables us to describe the order on vertices of the permutahedra, generalized associahedra and cubes in the same unified context. These results are based on subtle properties of sums of roots in Weyl groups, and actually fail for non-crystallographic Coxeter groups

This thesis explores connections between the Gaudin Hamiltonians in type A and the combinatorics of tableaux. The cactus group acts on standard tableaux via the Schützenberger involution. We show in this thesis that the action of the cactus group on standard tableaux can be recovered as a monodromy action of the cactus group on the simultaneous spectrum of the Gaudin Hamiltonians. More precisely, we consider the action of the Bethe algebra, which contains the Gaudin Hamiltonians, on the multiplicity space of a tensor product of irreducible glr-modules. The spectrum of this algebra forms a flat and finite family over M0,n+1(C). We use work of Mukhin, Tarasov and Varchenko, who link this spectrum to certain Schubert intersections, and work of Speyer, who extends these Schubert intersections to a flat and finite map over the entire moduli space of stable curves M0,n+1(C). We show the monodromy over the real points M0,n+1(R) can be identified with the action of the cactus group on a tensor product of irreducible glr-crystals. Furthermore we show this identification is canonical with respect to natural labelling sets on both sides.

In this dissertation we will look at properties of two different posets from different perspectives. The first poset is the Rees product of the face lattice of the n-cube with the chain. Specifically we study the Möbius function of this poset. Our proof techniques include straightforward enumeration and a bijection between a set of labeled augmented skew diagrams and barred signed permutations which label the maximal chains of this poset. Because the Rees product of this poset is Cohen-Macaulay, we find a basis for the top homology group and a representation of the top homology group over the symmetric group both indexed by the set of labeled augmented skew diagrams. We also show that the Möbius function of the Rees product of a graded poset with the t-ary tree and the Rees product of its dual with the t-ary tree coincide. We discuss labelings for Rees and Segre products in general, particularly the Rees product of the face lattice of a polytope with the chain. We also look at cases where the Möbius function of a poset is equal to the permanent of a matrix and we consider local h-vectors for the barycentric subdivision of the n-cube. In each section we state open conjectures. The second poset in this dissertation is the Dowling lattice. In particular we look at the k = 1 case, that is, the partition lattice. We study inequalities on the flag vector of the partition lattice via a weighted boustrophedon transform and determine a more generalized version for the Dowling lattice. We generalize a determinantal formula of Niven and conclude with conjectures and avenues of study.

Ce mémoire concerne le traitement algorithmique des représentations matricielles. Les techniques y sont illustrées sur deux exemples, les algèbres de Hecke et les automates à multiplicités. Les algèbres de Hecke interviennent dans plusieurs domaines (dont l'algèbre ou la physique statistique) qui demandent de pouvoir y calculer efficacement. Ici sont rassemblés des algorithmes implémentés en Maple constituant la bibliothèque SHRI. Par l'action d'opérateurs de symétrisation sur des Q-Vandermonde, on détermine un système complet de représentations polynomiales. En calculant les polynômes minimaux de chaque bloc de la représentation régulière, on en déduit l'inverse d'un élément s'il existe. On construit une famille complète d'idempotents minimaux orthogonaux en évaluant les gz-polynômes en les q-analogues des éléments de Jucys-Murphy. Ces polynômes sont de degré minimal en la variable d'index maximal (la plus coûteuse). On en déduit un calcul des bases de Gelfand-Zetlin des modules irréductibles. Le caractère d'un élément de l'algèbre de Hecke est, grâce à un algorithme de conjugaison, une combinaison linéaire d'évaluations sur des produits de cycles calculées efficacement par une formule de J. Desarmenien généralisant la formule de Murnaghan-Nakayama. Une forme bilinéaire invariante permet d'expliciter les idempotents centraux via la formule de Kilmoyer. Le phénomène de compression spectrale observé lors de tests sur le package réside en la compression des deux paramètres formels de l'algèbre de Hecke générique en un seul par l'implémentation des isomorphismes semi-linéaires entre les algèbres de Hecke. Les calculs dans l'algèbre de Hecke générique sont alors plus efficaces. Dans une dernière partie, on établit, pour le cas non-commutatif, l'algorithme classique de minimisation des représentations linéaires des séries rationnelles dû à M. P. Schutzenberger. On montre comment calculer les isomorphismes d'automates minimaux.

The main purpose of this thesis is to describe methods of constructing computer-free proofs of existence of finite groups and give useful techniques to perform double coset enumeration of groups with symmetric presentations over their control groups.

Cette thèse se situe en combinatoire algébrique, et plus particulièrement en théorie combinatoire des représentations linéaires des monoïdes finis.Rappelons qu'un monoïde est un ensemble fini M muni d'une multiplication et d'un élément neutre, et qu'une représentation de M est un morphisme de M dans le monoïde des matrices $M_n(ck)$ où $ck$ est un corps, typiquement $ck =CC$. Les résultats des dernières décennies donnent un contrôle assez fin sur les représentations des monoïdes, permettant souvent de se ramener à de la théorie des représentations des groupes et de la combinatoire sur des préordres.En 1996, Krob et Thibon ont montré que l'induction et la restriction des représentations irréductibles et projectives de la tour des $0$-algèbres de Hecke $H_n(0)$ permet de munir l'ensemble des caractères d'une structure d'algèbre de Hopf, qui est isomorphe a l'algèbre de Hopf $ncsf$ des fonctions symétriques non commutatives. Cela donne une emph{catégorification} de$ncsf$, c'est-à-dire une interprétation de celle-ci en terme de théorie des représentations. Ils prolongent ainsi un résultat dû à Frobenius établissant un lien entre l'anneau des caractères de la tour des groupes symétriques et lesfonctions symétriques. Un problème naturel depuis lors est d'essayer de catégorifier d'autres algèbres de Hopf -- par exemple l'algèbre $pbt$ desarbres binaires de Loday et Ronco -- par des tours d'algèbres.Deviner une telle tour d'algèbres est difficile en général. Dans le cadre de cemanuscrit on restreint le champ de recherche aux tours de monoïdes, afin de mieux contrôler leurs représentations. C'est naturel car ce cadre couvre enfait les deux exemples fondamentaux ci-dessus, tandis qu'il est impossible decatégorifier $ncsf$ avec seulement une tour de groupes.Nous commençons par donner quelques résultats sur les représentations des toursde monoïdes. Ensuite, nous nous intéressons à la catégorification par destours de semi-treillis, et en particulier de quotients du permutoèdre. Avecceux-ci, nous catégorifions la structure de cogèbre de $fqsym$ sur la base$gbasis$ et celle d'algèbre de $fqsym$ sur la base $fbasis$. Cela ne permetcependant pas de catégorifier simultanément toute la structure de Hopf de ces algèbres. Dans un second temps, nous menons une recherche exhaustive des catégorifications de $pbt$. Nous montrons que, sous des hypothèses naturelles,il n'existe pas de catégorification de $pbt$ par une tour de monoïdesapériodiques. Enfin, nous démontrons que, dans un certain sens, la tour des monoïdes $0$-Hecke est la tour de monoïdes la plus simple catégorifiant $ncsf$.La seconde partie porte sur les fonctions de parking, par application des résultats de la première partie. D'une part, nous étudions la théorie des représentations de la tour des fonctions de parking croissantes. D'autre part,dans un travail commun avec Jean-Baptiste Priez nous reprenons une généralisation des fonctions de parking due à Stanley et Pitman. Afin d'obtenir des formules d'énumérations, nous utilisons une variante -- plus efficace dansle cas présent -- de la théorie des espèces. Nous donnons une action de$H_n(0)$ (et non du groupe symétrique) sur les fonctions de parking généralisées, et utilisons le théorème de catégorification de Krob et Thibon,pour relever dans les fonctions symétriques non commutatives le caractère de cette action
This thesis is focused on combinatorical representation theory of finitemonoids within the field of algebraic combinatorics.A monoid $M$ is a finite set endowed with a multiplication and a neutralelement. A representation of $M$ is a morphism from $M$ into the monoid ofmatrices $M_n(ck)$ where $ck$ is a field; in this work it will typically bereferred to as $ck = CC$.The results obtained in the last decades allows us to use representation theoryof groups, and combinatorics on preorders in order to explore representationtheory of finite monoides.In 1996, Krob and Thibon proved that the induction and restriction rules ofirreducible and projective representations of the tower of $0$-Hecke monoidsendows its ring of caracters with a Hopf algebra structure, isomorph to thenon-commutative symmetric functions Hopf algebra $ncsf$. This gives acategorification of $ncsf$, which is an interpretation of the non-commutativesymmetruc functions in the language of representation theory. This extends atheorem of Frobenius endowing the character ring of symmetric groups to theHopf algebra of symmetric functions. Since then a natural problem is tocategorify other Hopf algebras -- for instance the Planar Binary Tree algebraof Loday and Ronco -- by a tower of algebras.Guessing such a tower of algebra is a difficult problem in general.In this thesis we restrict ourselves to towers of monoids in order to have abetter control on its representations. This is quite natural as on one hand,this setup covers both previous fundamental examples, whereas $ncsf$cannot be categorified in the restricted set of tower of group algebras.In the first part of this work, we start with some results about representationtheory of towers of monoids. We then focus on categorification with towers ofsemilatices, for example the tower of permutohedrons. We categorify thealgebra, and cogebra structure of $fqsym$, but not the full Hopf algebrastructure with its dual. We then make a comprehensive search in order tocategorify $pbt$ with a tower of monoids. We show that under naturalhypothesis, there exists no tower of monoids satisfying the categorificationaxioms. Finally we show that in some sense, the tower of $0$-Hecke monoids isthe simplest tower categorifying $ncsf$.The second part of this work deals with parking functions, applying resultsfrom the first part. We first study the representation theory of non decreasingparking functions. We then present a joint work with Jean-Baptiste Priez on ageneralization of parking functions from Pitman and Stanley. To obtainenumeration formulas, we use a variant of the species theory which was moreefficient in our case.We used an action of $H_n(0)$ instead of the symmetric group and use theKrob-Thibon theorem to lift the character of this action into the Hopf algebraof non-commutative symmetric functions

Le dual topologique de l'espace des séries en un nombre quelconque, éventuellement infini, de variables non commutatives avec un corps topologique séparé de coefficients, pour la topologie produit, n'est autre que l'espace des polynômes. Il en résulte de façon immédiate que les endomorphismes continus sur les séries sont exactement les matrices infinies mais finies en ligne. Les matrices triangulaires infinies, puisque formant une algèbre de Fréchet, disposent quant à elles d'un calcul intégral et différentiel, que nous développons dans un cadre assez général, et qui permet d'établir une correspondance exponentielle-logarithme de type Lie. Nous déployons ces outils sur l'algèbre de Weyl (à deux générateurs) réalisée fidèlement comme une algèbre d'opérateurs agissant continûment sur l'espace des séries formelles (en une variable). Puis nous démontrons que chaque endomorphisme d'un espace vectoriel de dimension infinie dénombrable peut s'obtenir explicitement sous la forme de la somme d'une famille sommable en des opérateurs plus élémentaires, les opérateurs d'échelle (généralisation de l'algèbre de Weyl), précisant de la sorte le théorème de densité de Jacobson. Par dualité (topologique) un résultat similaire concernant les opérateurs continus sur un espace de combinaisons linéaires infinies tombent presque gratuitement. Par ailleurs nous développons la notion d'algèbre (contractée) large d'un monoïde à zéro (obtenue par complétion de l'algèbre contractée) qui nous permet de calculer de nouvelles formules d'inversion de Möbius ainsi que des séries de Hilbert.

Cette thèse est consacrée à l'étude des algèbres de Hecke carquois et de certaines généralisations des algèbres d'Iwahori-Hecke. Dans un premier temps, nous montrons deux résultats concernant les algèbres de Hecke carquois, dans le cas où le carquois possède plusieurs composantes connexes puis lorsqu'il possède un automorphisme d'ordre fini. Ensuite, nous rappelons un isomorphisme de Brundan-Kleshchev et Rouquier entre algèbres d'Ariki-Koike et certaines algèbres de Hecke carquois cyclotomiques. D'une part nous en déduisons qu'une équivalence de Morita importante bien connue entre algèbres d'Ariki-Koike provient d'un isomorphisme, d'autre part nous donnons une présentation de type Hecke carquois cyclotomique pour l'algèbre de Hecke de G(r,p,n). Nous généralisons aussi l'isomorphisme de Brundan-Kleshchev pour montrer que les algèbres de Yokonuma-Hecke cyclotomiques sont des cas particuliers d'algèbres de Hecke carquois cyclotomiques. Finalement, nous nous intéressons à un problème de combinatoire algébrique, relié à la théorie des représentations des algèbres d'Ariki-Koike. En utilisant la représentation des partitions sous forme d'abaque et en résolvant, via un théorème d'existence de matrices binaires, un problème d'optimisation convexe sous contraintes à variables entières, nous montrons qu'un multi-ensemble de résidus qui est bégayant provient nécessairement d'une multi-partition bégayante
This thesis is devoted to the study of quiver Hecke algebras and some generalisations of Iwahori-Hecke algebras. We begin with two results concerning quiver Hecke algebras, first when the quiver has several connected components and second when the quiver has an automorphism of finite order. We then recall an isomorphism of Brundan-Kleshchev and Rouquier between Ariki-Koike algebras and certain cyclotomic quiver Hecke algebras. From this, on the one hand we deduce that a well-known important Morita equivalence between Ariki--Koike algebras comes from an isomorphism, on the other hand we give a cyclotomic quiver Hecke-like presentation for the Hecke algebra of type G(r,p,n). We also generalise the isomorphism of Brundan-Kleshchev to prove that cyclotomic Yokonuma-Hecke algebras are particular cases of cyclotomic quiver Hecke algebras. Finally, we study a problem of algebraic combinatorics, related to the representation theory of Ariki-Koike algebras. Using the abacus representation of partitions and solving, via an existence theorem for binary matrices, a constrained optimisation problem with integer variables, we prove that a stuttering multiset of residues necessarily comes from a stuttering multipartition

Les algèbres amassées sont des anneaux commutatifs intègres avec une structure combinatoire particulière.Cette structure consiste en la donnée d’une famille de graines, liées entre elles par une opération appelée mutation.Chaque graine est composée de deux parties : un amas et un carquois.Les variétés de Richardson ouvertes sont des strates de la variété de drapeaux associée à un groupe linéairealgébrique de type simplement lacé. Elles sont l’intersection de cellules de Schubert respectivement à deux sous-groupes de Borel opposés. Dans [Lec16], une sous-algèbre amassée de rang maximal sur l’anneau de coordonnéesd’une variété de Richardson ouverte a été construite et cette sous-algèbre est conjecturée être égale à l’anneauentier. La construction de cette algèbre amassée provient d’une catégorie de Frobenius C v,w de modules surl’algèbre préprojective, définie comme intersection de deux catégories C w et C v déjà étudiées par Geiss, Leclerc,Schröer et Buan, Iyama, Reiten et Scott. Le lien entre les algèbres amassées et les structures amassées est donnépar le caractère d’amas défini dans [GLS06].Dans cette thèse, nous construisons un algorithme qui, étant donné les paramètres définissant une variété deRichardson ouverte, construit un module rigide maximal explicite de la catégorie de Frobenius associée et soncarquois. Cet algorithme a pour donnée de départ la graine initiale pour la structure amassée sur C w définiepar un représentant w d’un élément w du groupe de Weyl. Par le biais d’une suite de mutations déterminéecombinatoirement, on obtient à partir de la graine initiale un module rigide maximal de C w qui, à suppressionde certains facteurs directs près, est un module rigide maximal de C v,w . De plus le sous-carquois du carquoismuté est exactement le carquois de l’algèbre d’endomorphisme du module rigide maximal de C v,w donnant alorsla description complète d’une graine initiale pour la structure amassée de C v,w
Cluster algebras are integral domains with a particular combinatorial structure. This structure consists in thedata of a family of seeds linked together by an operation called mutation. Each seed consists in two parts : acluster and a quiver.Richardson open varieties are some strata of the flag variety associated to a simple linear algebraic groupof simply-laced type. These are the intersection of Schubert cells with respect to two opposite Borel subgroups.In [Lec16] a cluster subalgebra of maximal rank on the coordinate ring of an open Richardson variety has beenconstructed and this subalgebra is conjectured to be equal to the whole ring. The construction of this clusteralgebra comes from a Frobenius category C v,w of modules over the preprojective algebra, defined as the intersectionof two categories C w and C v already studied by Geiss, Leclerc, Schröer and Buan, Iyama, Reiten and Scott. Thebond between cluster algebras and cluster structures is given by the cluster character defined in [GLS06].In this thesis we build an algorithm which, given the parameters defining a Richardson open variety, computean explicit maximal rigid module of the associated Frobenius category and its quiver. This algorithm has aninitial seed for the cluster structure on C w defined by a representative w of an element w of the Weyl group as astarting datum. By a combinatorially defined sequence of mutation on this initial seed we obtain a maximal rigidmodule of C w which is, up to deletion of some direct summands is a maximal rigid module of C v,w . In addition,the subquiver of the mutated quiver is exactly the quiver of the endomorphism algebra of the C v,w -maximal rigidmodule, giving then the complete description of an initial seed for the cluster structure on C v,w

Cette thèse est consacrée à l'étude des représentations modulaires des algèbres d'Ariki-Koike, et des liens avec la théorie des cristaux et des bases canoniques de Kashiwara via le théorème de catégorification d'Ariki. Dans un premier temps, on étudie, grâce à des outils combinatoires, les matrices de décomposition de ces algèbres en généralisant les travaux de Geck et Jacon. On classifie entièrement les cas d'existence et de non-existence d'ensembles basiques, en construisant explicitement ces ensembles lorsqu'ils existent. On explicite ensuite les isomorphismes de cristaux pour les représentations de Fock de l'algèbre affine quantique de type A affine. On construit alors un isomorphisme particulier, dit canonique, qui permet entre autres une caractérisation non-récursive de n'importe quelle composante connexe du cristal. On souligne également les liens avec la combinatoire des mots sous-jacente à la structure cristalline des espaces de Fock, en décrivant notamment un analogue de la correspondance de Robinson-Schensted-Knuth pour le type A affine.

"The aim of this research is to develop a mathematical framework for the derivation of the transition matrix between symmetric group bases. This problem arises in the study of quantum mechanics. To do this, we follow the current methods of abstract algebra, specifically group theory and group representation theory"--Abstract.

The study of the infinite (countable) family of partial differential equations known as the Kadomtzev - Petviashvili (KP) hierarchy has received much interest in the mathematical and theoretical physics community for over forty years. Recently there has been a renewed interest in its application to enumerative combinatorics inspired by Witten's conjecture (now Kontsevich's theorem). In this thesis we provide a detailed development of the KP hierarchy and some of its applications with an emphasis on the combinatorics involved. Up until now, most of the material pertaining to the KP hierarchy has been fragmented throughout the physics literature and any complete accounts have been for purposes much diff erent than ours. We begin by describing a family of related Lie algebras along with a module on which they act. We then construct a realization of this module in terms of polynomials and determine the corresponding Lie algebra actions. By doing this we are able to describe one of the Lie group orbits as a family of polynomials and the equations that de fine them as a family of partial diff erential equations. This then becomes the KP hierarchy and its solutions. We then interpret the KP hierarchy as a pair of operators on the ring of symmetric functions and describe their action combinatorially. We then conclude the thesis with some combinatorial applications.

This thesis studies mixing times for three random walk models. Specifically, these are random walks on the alternating group, the group of signed permutations and the complete monomial group. The details for the models are given below: The random walk on the alternating group: We investigate the properties of a random walk on the alternating group $A_n$ generated by $3$-cycles of the form $(i, n − 1, n)$ and $(i, n, n − 1)$. We call this the transpose top-2 with random shuffle. We find the spectrum of the transition matrix of this shuffle. We obtain the sharp mixing time by proving the total variation cutoff phenomenon at $(n − 3/2) \log n$ for this shuffle. The random walk on the group of signed permutations: We consider a random walk on the hyperoctahedral group $B_n$ generated by the signed permutations of the form $(i, n)$ and $(−i, n)$ for $1 ≤ i ≤ n$. We call this the flip-transpose top with random shuffle on $B_n$. We find the spectrum of the transition probability matrix for this shuffle. We prove that this shuffle exhibits the total variation cutoff phenomenon with cutoff time $n \log n$. Furthermore, we show that a similar random walk on the demihyperoctahedral group $D_n$ generated by the identity signed permutation and the signed permutations of the form $(i, n)$ and $(−i, n)$ for $1 ≤ i < n$ also has a cutoff at $(n − 1/2) \log n$. The random walk on the complete monomial group: Let $G_1 ⊆ · · · ⊆ G_n ⊆ · · ·$ be a sequence of finite groups with $|G_1| > 2$. We study the properties of a random walk on the complete monomial group $G_n\wrS_n$ generated by the elements of the form $(e, . . . , e, g; id)$ and $(e, . . . , e, g^{−1} , e, . . . , e, g; (i, n))$ for $g ∈ G_n, 1 ≤ i < n$. We call this the warp-transpose top with random shuffle on $G_n\wr S_n$. We find the spectrum of the transition probability matrix for this shuffle. We prove that the mixing time for this shuffle is of order $n \log n + (1/2) n \log(|G_n | − 1)$. We also show that this shuffle satisfies cutoff phenomenon with cutoff time $n \log n$ if $|G_n| = o(n^{δ})$ for all $δ > 0$.