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Groupe de travail :
Théorie de Hodge en combinatoire

Présentation

Le but du groupe de travail est de comprendre la preuve d'un ou plusieurs théorèmes démontrés récemment par June Huh et ses collaborateurs. Il s'agit de théorèmes de combinatoire énumérative des matroïdes qui se démontrent par des méthodes de géométrie algébrique. On se concentrera sur un théorème de Adiprasito-Huh-Katz [AHK18], dont quelques corollaires concrets suivent.

Théorème [Conjecture de Mason-Welsh] : Soit \(\mathbb{K}\) un corps et \(E\subset \mathbb{K}^d\) un ensemble fini de vecteurs. Pour tout entier \(n\) on note \(f_n\) le nombre de sous-ensembles linéairement indépendants de \(E\) à \(n\) éléments. Alors on a l'inégalité, pour tout \(n\): \[f_n^2\geq f_{n-1}f_{n+1}\ .\] Dit autrement, la suite \((f_n)\) est log-concave, et donc unimodale: \[f_0\leq f_1\leq \cdots\leq f_{r-1}\leq f_r \geq f_{r+1} \geq \cdots \geq f_d\] pour un certain indice \(r\).

Théorème [Conjecture de Hoggar-Read] : Soit \(G\) un graphe à \(d\) sommets. Pour tout entier \(q\), soit \(\chi_G(q)\) le nombre de coloriage des sommets de \(G\) avec \(q\) couleurs tels que deux sommets adjacents dans \(G\) aient des couleurs différentes. C'est un polynôme en \(q\), qu'on appelle le polynôme chromatique de \(G\): \[\chi_G(q)=\sum_{n=0}^d (-1)^{d-n} a_n\, q^n\ ,\] où les nombres \(a_n\) sont des entiers positifs. Alors la suite \((a_n)\) est log-concave, et donc unimodale.

Plus généralement, les théorèmes s'énoncent naturellement en terme de matroïdes, qui généralisent les ensembles de vecteurs et les graphes.

Huh et Wang ont récemment prouvé [HW17] une version de la conjecture de Rota-Welsh (une vaste généralisation du théorème classique de de Bruijn et Erdős) en utilisant une variante de ce genre d'idée où la cohomologie d'intersection joue cette fois un rôle central.

La stratégie de preuve est très similaire à celle utilisée récemment par Williamson et Elias-Williamson pour démontrer des résultats stupéfiants de théorie des représentations, voir [Wil16, Ric17].

Programme

0) Séance introductive.
Clément, le 15/09/2020 (notes)
1) Le langage des matroïdes.
Différentes définitions ("cryptomorphisme"). Matroïdes représentables (incluant les matroïdes graphiques) et non représentables. Exemples.
Références : [Bak18, § 2.1 à 2.8]. Voir aussi [Ard18], l'article original de Whitney [Whi92], le très bon article d'introduction d'Oxley [Oxl03], plus court et accessible (en ligne) que le livre de référence [Oxl06].
Ricardo, le 22/09/2020 (notes, et un autre exemple non-représentable par Pierre-Louis)
2) Le poset des plats et le polynôme caractéristique.

Le treillis des plats. La fonction de Möbius et le polynôme caractéristique. Cas des graphes : lien avec le polynôme chromatique.
Références : Généralités : [Bak18, §3] et [Sta04].
Bérénice, le 29/09/2020 (notes, et un exemple intéressant de polynôme caractéristique par Clément)
2bis) Géométrie et combinatoire des arrangements d’hyperplans.

Arrangements d'hyperplans. Interprétations géométriques du polynôme caractéristique dans le cas représentable = sur \(\mathbb{F}_q\), nombre de points du complémentaire de l'arrangement ; sur \(\mathbb{R}\), nombre de composantes connexes du complémentaire ; sur \(\mathbb{C}\), polynôme de Poincaré du complémentaire.
Références : [Bak18, §3.9], [Cl18, Exemple 1.10], [Sta04, §2.2].
Tristan, le 06/10/2020 (notes)
3) Compactifications magnifiques 1 : construction(s).

Construction(s) de la (ou des) "compactification(s) magnifique(s)" \(Y\) d'un arrangement d'hyperplans. Description du diviseur à croisements normaux. Exemples. Note : on ne sera intéressés que par le cas où le "building set" est maximal, c'est-à-dire est l'ensemble des plats.
Références : l'article original [DCP95] et l'article de survol [Fei05]. Voir aussi [Li09].
Paul-Emile, le 13/10/2020 (notes)
4) Combinatoire énumérative des matroïdes : conjectures et résultats.

Théorème de Weisner et interprétation des coefficients du polynôme caractéristique réduit comme dénombrement des "drapeaux initiaux descendants". Les coefficients du polynôme caractéristique sont strictement positifs et les signes alternent. Le théorème d'Adiprasito-Huh-Katz. Conséquence : conjecture de Heron-Rota-Welsh (et donc conjectures de Read et Hoggar sur les graphes). Autre conséquence : conjecture de Mason-Welsh (argument de Brylawski et Lenz). En fonction du temps on pourra mentionner d'autres conjectures et résultats partiels, comme la conjecture de Rota-Welsh et le théorème de Huh-Wang.
Références : [Sta04, Corollary 3.5], [Bak18, §3] et [CL18, §1 et 4].
Damien, le 20/10/2020 (notes)
5) Compactifications magnifiques 2 : cohomologie.

Définition générale de l'anneau de Chow \(A^\bullet(M)\) d'un matroïde quelconque \(M\). Dans le cas représentable, isomorphisme \(CH^\bullet(Y) \simeq H^{2\bullet}(Y)\simeq A^\bullet(M)\) où \(M\) est le matroïde sous-jacent à l'arrangement. Exemples. Note : on ne sera intéressés que par le cas où le "building set" est maximal, c'est-à-dire est l'ensemble des plats.
Références : l'article original [DCP95] et l'article de survol [Fei05].
Joost, le 10/11/2020 (notes)
6) Preuve dans le cas représentable sur \(\mathbb{C}\).

Énoncé du "Kähler package" (dualité de Poincaré, théorème de Lefschetz difficile, inégalités de Hodge--Riemann). Interprétation des coefficients du polynôme caractéristique (réduit) comme des degrés dans \(A^\bullet(M)\).
Références : voir le squelette de la preuve dans [AHK18]. Voir aussi [CL18, §2]. Pour une preuve que la troncation d'un matroïde représentable est représentable, voir [JP12, Theorem 8].
Thibaut, le 17/11/2020 (notes)
7) Introduction à la théorie de Hodge

Variétés kählériennes compactes, décomposition de Hodge. Théorème de Lefschetz (facile et) difficile, relations de Hodge-Riemann, théorème de l'indice de Hodge. Note : on sera particulièrement intéressés par le cas où \(H^{p,q}=0\) si \(p\neq q\).
Références : [Voi02, §5 et 6] ou [GH78, §7].
Clément, le 24/11/2020 (notes)
8) Introduction à la géométrie torique.

Variété torique associée à un éventail. Exemples. Note: on peux éventuellement se restreindre aux variétés toriques lisses.
Références : livres [Ful93] ou [CLS11].
Pierre-Louis, le 01/12/2020 (notes)
9) Anneau de Chow des variétés toriques, I.

Premier groupe de Chow des variétés toriques. Sections globales. Fibrés en droites globalement engendrés et amples.
Références : livres [Ful93] ou [CLS11]
Cédric, le 08/12/2020 (notes)
9bis) Anneau de Chow des variétés toriques, II.

Anneau de Chow et cohomologie.
Références : livres [Ful93] ou [CLS11]
Cédric, le 15/12/2020 (notes)
10) Éventail de Bergman d'un matroïde.

Éventail de Bergman \(\Sigma_M\) et anneau de Chow d'un matroïde. Équivalence de Chow entre \(X(\Sigma_M)\) et \(Y_M\) dans le cas représentable.
Références : [AHK18], [FY04] et les articles de survol [Bak18, CL18].
Thibaut, le 15/12/2020 (notes).
11?) Cas d'un matroïde non-représentable.

"Kähler package" pour un matroïde quelconque.
Références : [AHK18] et les articles de survol [Bak18, CL18], [FY04] pour l'équivalence de Chow.
? 2021.

Bibliographie