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  • Permutation

    Formulaire de report


    Définition

    Permutation d'un ensemble à \(n\) éléments : \(n\)-uplet d'éléments de cet ensemble (N-uplet)
    Permutation : bijection de \(\{1,2,\ldots,n\}\) dans lui-même
    (Bijection)
    Nombre de permutations d'un ensemble
    Groupe symétrique

    Théorie des groupes

    Définition :
    Pour tout ensemble \(E\), on note \(S_E\) l'ensemble des bijections de \(E\) dans \(E\)
    Un élément de \(S_E\) est appelé permutation de \(E\)


    Notation

    On peut noter une permutation \(f\) de la façon suivante : $$\begin{pmatrix}1&2&3&\ldots&n\\ f(1)&f(2)&f(3)&\ldots&f(n)\end{pmatrix}\begin{align}&\longleftarrow\text{la source}\\ &\longleftarrow\text{l'image}\end{align}$$ Proposition :
    Toute permutation peut s'écrire comme un produit de transpositions et un produit de cycles à supports disjoints

    (Transposition, Composition, Cycle - Permutation cyclique, Support d'un cycle, Ensembles disjoints)

    Propriétés

    Signe d'une permutation
    Signature d'une permutation
    Ordre d'une permutation
    Théorème de Cayley

    Permutation inverse

    Si \(\tilde\sigma\) est la permutation inverse de \(\sigma\), alors on a pour tout \(1\leqslant i\leqslant n\) : $$\tilde\sigma(i)={{n+1-\sigma(i)}}$$
    Permutation aléatoire

    Principe de conjugaison

    Principe de conjugaison :
    Soit \((a_1,\dots,a_n)\) un \(n\)-cycle et \(\sigma\) une permutation
    Alors \(\sigma\circ(a_1,\dots,a_n)\circ\sigma^{-1}\) est un \(n\)-cycle et $${{\sigma\circ(a_1,\dots,a_n)\circ\sigma^{-1}}}={{(\sigma(a_1),\dots,\sigma(a_n))}}$$


    Orbite d'un élément

    Définition :
    L'orbite d'un élément selon une permutation \(\sigma\) est l'ensemble des images successives de cet élément obtenues par applications répétées de \(\sigma\)


    Sous-suite d'une permutation

    Définition :
    Si \(\sigma\in\mathfrak S_n\), une sous-suite de \(\sigma\) est une séquence \((\sigma(i_1),\dots,\sigma(i_k))\) tels que \(1\leqslant i_1\leqslant\dots\leqslant i_k\leqslant n\)
    On dit que cette sous-suite est croissante si \(\sigma(i_1)\lt \dots\lt \sigma(i_k)\) et décroissante si \(\sigma(i_1)\gt \dots\gt \sigma(i_k)\)
    Une sous-suite monotone est une sous-suite croissante ou décroissante


    Opérations sur les permutations

    Composition
    Permutation inverse d'une composition de permutations

    Permutations particulières

    Transposition
    Cycle - Permutation cyclique

    Dénombrement

    Le nombred'ordres possibles pour \(n\) objets (nombre de bijections de \(\{1,\ldots,n\}\) vers \(\{1,\ldots,n\}\)) est : $$n!$$
    (Factorielle)

    Exercices

    Si \(\tau\in S_n\) et \(\sigma\) est un cycle de longueur \(k\), montrer que $$\tau\sigma\tau^{-1}=\begin{pmatrix}\tau(a_1)&\tau(a_2)&\ldots&\tau(a_k)\end{pmatrix}$$

    Procéder par disjonction des cas en fonction de l'emplacement de \(x=\tau(a_i)\)

    On procède par disjonction des cas :

    • si \(x=\tau(a_i)\), (avec \(i\lt k\)), alors : $$\tau\sigma\tau^{-1}(x)=\tau\sigma\tau^{-1}\tau(a_i)=\tau\sigma(a_i)=t(a_{i+1})$$
    • si \(x=\tau(a_k)\), alors : $$\tau\sigma\tau^{-1}(x)=\tau\sigma\tau^{-1}\tau(a_k)=\tau\sigma(a_k)=\tau(a_{1})$$
    • si \(x\notin\{\tau(\alpha_1),\ldots,\tau(a_k)\}\), alors : $$\tau\sigma\tau^{-1}(x)=\tau\sigma(\tau^{-1}(x))=\tau\tau^{-1}(x)=x$$

    On trouve bien la fonction demandée

    Combien t a-t-il de permutations \(f\) de \(\{1,\ldots,12\}\) dans lui-même possédant la propriété : $$n\text{ est pair }\implies f(n)\text{ est impair}$$

    Énumération des différentes possibilités

    • pour \(2\), on a \(6\) possibilités
    • pour \(4\), il ne reste que \(5\) possibilités
    • etc

    Ça nous fait \(6!\) possibilités
    Il faut faire de même pour les entiers impairs
    Le nombre de possibilités est donc : $$6!\times6!$$

    (Factorielle)



  • Rétroliens :
    • Action de groupe - Translation
    • Algorithme de Robinson-Schensted
    • Déterminant
    • Ensemble des bijections d'un ensemble
    • Fonction antisymétrique - Fonction anti-symétrique
    • Groupe symétrique
    • Lemme d'échange de Steinlitz - Lemme de Steinlitz
    • Loi d'Ewens
    • Patience sorting
    • Permutation des termes d'une série
    • Signature d'un cycle
    • Signature d'une permutation
    • Théorème de Cayley