Eulerian quasisymmetric functions were introduced by Shareshian and Wachs in order to obtain a q-analog of Euler's exponential generating function formula for the Eulerian polynomials. They are defined via the symmetric group, and applying the stable and nonstable principal specializations yields formulas for joint distributions of permutation statistics. We consider the wreath product of the cyclic group with the symmetric group, also known as the group of colored permutations. We use this group to introduce colored Eulerian quasisymmetric functions, which are a generalization of Eulerian quasisymmetric functions. We derive a formula for the generating function of these colored Eulerian quasisymmetric functions, which reduces to a formula of Shareshian and Wachs for the Eulerian quasisymmetric functions. We show that applying the stable and nonstable principal specializations yields formulas for joint distributions of colored permutation statistics. The family of colored permutation groups includes the family of symmetric groups and the family of hyperoctahedral groups, also called the type A Coxeter groups and type B Coxeter groups, respectively. By specializing our formulas to these cases, they reduce to the Shareshian-Wachs q-analog of Euler's formula, formulas of Foata and Han, and a new generalization of a formula of Chow and Gessel.

In 2010 Chung-Graham-Knuth proved an interesting symmetric identity for the Eulerian numbers and asked for a q-analog version. Using the q-Eulerian polynomials introduced by Shareshian-Wachs we find such a q-identity. Moreover, we provide a bijective proof that we further generalize to prove other symmetric qidentities using a combinatorial model due to Foata-Han. Meanwhile, Hyatt has introduced the colored Eulerian quasisymmetric functions to study the joint distribution of the excedance number and major index on colored permutations. Using the Decrease Value Theorem of Foata-Han we give a new proof of his main generating function formula for the colored Eulerian quasisymmetric functions. Furthermore, certain symmetric q-Eulerian identities are generalized and expressed as identities involving the colored Eulerian quasisymmetric functions. Next, generalizing the recent works of Savage-Visontai and Beck-Braun we investigate some q-descent polynomials of general signed multipermutations. The factorial and multivariate generating functions for these q-descent polynomials are obtained and the real rootedness results of some of these polynomials are given. Finally, we study the diagonal generating function of the Jacobi-Stirling numbers of the second kind by generalizing the analogous results for the Stirling and Legendre-Stirling numbers of the second kind. It turns out that the generating function is a rational function, whose numerator is a polynomial with nonnegative integral coefficients. By applying Stanley's theory of P-partitions we find combinatorial interpretations of those coefficients

Cette thèse se situe au carrefour de la combinatoire énumérative, algébrique et bijective. Elle se consacre d’une part à traduire des problèmes algébriques en des problèmes combinatoires, et inversement, utilise le formalisme algébrique pour traiter des questions combinatoires.Après un rappel des notions classiques de combinatoire et de structures algébriques, nous abordons l’étude des tableaux de dominos décalés, qui sont des objets combinatoires définis dans le but de mieux comprendre la combinatoire des fonctions symétriques P et Q de Schur. Nous donnons la définition de ces tableaux et nous démontrons qu'ils sont en bijection avec les paires de tableaux de Young décalés. Cette bijection nous permet de voir ces objets comme des éléments du super monoïde plaxique décalé, qui est l'analogue décalé du super monoïde plaxique de Carré et Leclerc. Nous montrons aussi que ces tableaux décrivent un produit de deux fonctions P de Schur et en prenant un autre type de tableaux de dominos décalés, nous décrivons un produit de deux fonctions Q de Schur. Nous proposons aussi deux algorithmes d'insertion pour les tableaux de dominos décalés, analogues aux algorithmes d'insertion mixte et d'insertion gauche-droit de Haiman. Toujours dans le domaine de la combinatoire bijective, nous nous intéressons dans la deuxième partie de notre travail à des bijections en lien avec des statistiques sur les permutations et les nombres eulériens.Dans cette deuxième partie de thèse, nous introduisons l'unimodalité des suites finies associées aux différentes directions dans le triangle eulérien. Nous donnons dans un premier temps une interprétation combinatoire ainsi que la relation de récurrence des suites associées à la direction (1,t) dans le triangle eulérien, où t≥1. Ces suites sont les coefficients de polynômes appelés les polynômes eulériens avec succession d'ordre t, qui généralisent les polynômes eulériens. Nous démontrons par une bijection entre les permutations et des chemins nord-est étiquetés que ces suites sont log-concaves et donc unimodales. Puis nous prouvons que les suites associées aux directions (r,q), où r est un entier positif et q est un entier, tel que r+q≥0, sont aussi log-concaves et donc unimodales / This thesis is at the crossroads of enumerative, algebraic and bijective combinatorics. It studies some algebraic problems from a combinatorial point of view, and conversely, uses algebraic formalism to deal with combinatorial questions.After a reminder about classical notions of combinatoics and algebraic structures, We introduce new combinatorial objects called the shifted domino tableaux, these objects can be seen as a shifted analog of domino tableaux or as an extension of shifted Young tableaux. We prove that these objects are in bijection with pairs of shifted Young tableaux. This bijection shows that shifted domino tableaux can be seen as elements of the super shifted plactic monoid, which is the shifted analog of the super plactic monoid. We also show that the sum over all shifted domino tableaux of a fixed shape describe a product of two P-Schur functions, and by taking a different kind of shifted domino tableaux we describe a product of two Q-Schur functions. We also propose two insertion algorithms for shifted domino tablaux, analogous to Haiman's left-right and mixed insertion algorithms. Still in the field of bijective combinatorics, we are interested in the second part of our work with bijections related to statistics on permutations and Eulerian numbers.In this second part of this thesis, we introduce the unimodality of finite sequences associated to different directions in the Eulerian triangle. We first give a combinatorial interpretations as well as recurrence relations of sequences associated with the direction (1, t) in the Eulerian triangle, where t≥1. These sequences are the coefficients of polynomials called the t-successive eulerian polynomials, which generalize the eulerian polynomials. We prove using a bijection between premutations and north-east lattice paths that those sequences are unomodal. Then we prove that the sequences associated with the directions (r, q), where r is a positive integer and q is an integer such that r + q ≥ 0, are also log-concave and therefore unimodal

En 2010 Chung, Graham et Knuth ont démontré une remarquable identité symétrique sur les nombres eulériens et posé le problème de trouver un q-analogue de leur identité. En utilisant les q-polynômes eulériens introduits par Shareshian-Wachs, nous avons pu obtenir une telle q-identité. La preuve bijective que nous avons imaginée, nous a permis ensuite de démontrer d'autres q-identités symétriques, en utilisant un modèle combinatoire dû à Foata-Han. Entre temps, Hyatt a introduit les fonctions quasisymétriques eulériennes colorées afin d'étudier la distribution conjointe du nombre d'excédances et de l'indice majeur sur les permutations colorées. En appliquant le Decrease Value Theorem de Foata-Han, nous donnons d'abord une nouvelle preuve de sa formule principale sur la fonction génératrice des fonctions quasisymétriques eulériennes colorées, puis généralisons certaines identités eulériennes symétriques, en les exprimant comme des identités sur les fonctions quasisymétriques eulériennes colorées. D'autre part, en prolongeant les travaux récents de Savage-Visontai et Bec-raun, nous considérons plusieurs q-polynômes de descente des mots signés. Leurs fonctions génératrices factorielles et multivariées sont explicitement calculées. Par ailleurs, nous montrons que certains de ces polynômes n'ont que des zéros réels. Enfin, nous étudions la fonction génératrice diagonale des nombres de Jacobi Stirling de deuxième espèce, en généralisant des résultats analogues pour les nombres de Stirling et Legendre-Stirling de deuxième espèce. Il s'avère que cette fonction génératrice est une série rationnelle dont le numérateur est un polynôme à coefficients entiers positifs. En appliquant la théorie des P-partitions de Stanley nous trouvons des interprétations combinatoires de ces coefficients / In 2010 Chung-Graham-Knuth proved an interesting symmetric identity for the Eulerian numbers and asked for a q-analog version. Using the q-Eulerian polynomials introduced by Shareshian-Wachs we find such a q-identity. Moreover, we provide a bijective proof that we further generalize to prove other symmetric qidentities using a combinatorial model due to Foata-Han. Meanwhile, Hyatt has introduced the colored Eulerian quasisymmetric functions to study the joint distribution of the excedance number and major index on colored permutations. Using the Decrease Value Theorem of Foata-Han we give a new proof of his main generating function formula for the colored Eulerian quasisymmetric functions. Furthermore, certain symmetric q-Eulerian identities are generalized and expressed as identities involving the colored Eulerian quasisymmetric functions. Next, generalizing the recent works of Savage-Visontai and Beck-Braun we investigate some q-descent polynomials of general signed multipermutations. The factorial and multivariate generating functions for these q-descent polynomials are obtained and the real rootedness results of some of these polynomials are given. Finally, we study the diagonal generating function of the Jacobi-Stirling numbers of the second kind by generalizing the analogous results for the Stirling and Legendre-Stirling numbers of the second kind. It turns out that the generating function is a rational function, whose numerator is a polynomial with nonnegative integral coefficients. By applying Stanley’s theory of P-partitions we find combinatorial interpretations of those coefficients

Cette thèse a pour contexte la combinatoire énumérative et décrit la construction de plusieurs bijections entre modèles combinatoires connus ou nouveaux de suites d'entiers et polynômes, plus particulièrement celle des nombres de Genocchi (et de leurs extensions, les polynômes de Gandhi) qui interviennent dans diverses branches des mathématiques et dont les propriétés combinatoires sont de ce fait activement étudiées, et celles de polynômes q-eulériens associés aux quatre statistiques fondamentales de MacMahon sur les permutations ainsi qu'à des statistiques analogues. On commence par définir les permutations de Dumont normalisées, un modèle combinatoire des nombres de Genocchi médians normalisés q-étendus, notés ¯cn(q) et définis par Han et Zeng, puis l'on construit une première bijection entre ce modèle et l'ensemble des configurations de Dellac, autre interprétation combinatoire de ¯cn(q) mise en évidence par Feigin dans le contexte de la géométrie des grassmanniennes de carquois. En s'appuyant sur la théorie des fractions continues de Flajolet, on en construit finalement un troisième modèle combinatoire à travers les histoires de Dellac, que l'on relie aux premiers modèles sus-cités au moyen d'une seconde bijection. On s'intéresse ensuite à la classe combinatoire des k-formes irréductibles définies par Hivert et Mallet dans l'étude des k-fonctions de Schur, et qui faisaient l'objet d'une conjecture supposant que les polynômes de Gandhi sont générés par les k-formes irréductibles selon la statistique des k-sites libres. On construit une bijection entre les k-formes irréductibles et les pistolets surjectifs de hauteur k − 1 (connus pour générer les polynômes de Gandhi selon la statistique des points fixes) envoyant les k-sites libres des premières sur les points fixes des seconds, démontrant de ce fait la conjecture. Enfin, on établit une nouvelle identité combinatoire entre deux polynômes q-eulériens définis par des statistiques eulériennes et mahoniennes sur l'ensemble des permutations d'un ensemble fini, au moyen d'une dernière bijection sur les permutations, qui envoie une suite finie de statistiques sur une autre / This work is set in the context of enumerative combinatorics and constructs several statistic-preserving bijections between known or new combinatorial models of sequences of integers or polynomials, espacially the sequence of Genocchi numbers (and their extensions, the Gandhi polynomials) which appear in numerous mathematical theories and whose combinatorial properties are consequently intensively studied, and two sequences of q-Eulerian polynomials associated with the four fundamental statistics on permutations studied by MacMahon, and with analog statistics. First of all, we define normalized Dumont permutations, a combinatorial model of the q-extended normalized median Genocchi numbers ¯cn(q) introduced by Han and Zeng, and we build a bijection between the latter model and the set of Dellac configurations, which have been proved by Feigin to generate ¯cn(q) by using the geometry of quiver Grassmannians. Then, in order to answer a question raised by the theory of continued fractions of Flajolet, we define a new combinatorial model of ¯cn(q), the set of Dellac histories, and we relate them with the previous combinatorial models through a second statistic-preserving bijection. Afterwards, we study the set of irreducible k-shapes defined by Hivert and Mallet in the topic of k-Schur functions, which have been conjectured to generate the Gandhi polynomials with respect to the statistic of free ksites. We construct a statistic-preserving bijection between the irreducible k-shapes and the surjective pistols of height k−1 (well-known combinatorial interpretation of the Gandhi polynomials with respect to the fixed points statistic) mapping the free k-sites to the fixed points, thence proving the conjecture. Finally, we prove a new combinatorial identity between two eulerian polynomials defined on the set of permutations thanks to Eulerian and Mahonian statistics, by constructing a bijection on the permutations, which maps a finite sequence of statistics on another

This dissertation explores an analogue of the prime number theorem for polynomials over finite fields as well as its connection to the necklace factorization algorithm T-transform and the string complexity measure T-complexity. Specifically, a precise asymptotic expansion for the prime polynomial counting function is derived. The approximation given is more accurate than previous results in the literature while requiring very little computational effort. In this context asymptotic series expansions for Lerch transcendent, Eulerian polynomials, truncated polylogarithm, and polylogarithms of negative integer order are also provided. The expansion formulas developed are general and have applications in numerous areas other than the enumeration of prime polynomials. A bijection between the equivalence classes of aperiodic necklaces and monic prime polynomials is utilized to derive an asymptotic bound on the maximal T-complexity value of a string. Furthermore, the statistical behaviour of uniform random sequences that are factored via the T-transform are investigated, and an accurate probabilistic model for short necklace factors is presented. Finally, a T-complexity based conditional string complexity measure is proposed and used to define the normalized T-complexity distance that measures similarity between strings. The T-complexity distance is proven to not be a metric. However, the measure can be computed in linear time and space making it a suitable choice for large data sets. / Graduate / 0544 0984 0405 / nrebenich@gmail.com