Cdim 142 2. COMBINATOIRE POUR LA THÉORIE DES REPRÉSENTATIONSI 2 I 1 I 0 I 3 I 4dim 2L 3 L 1 L 5dim 3J 0 J 2 J 4 J 3 J 5 J 1 J 20dim 4K 42 K 41 K 1 K 21 K 22 K 23 K 24 K 25 K 26dim 6K 0 K 02 K 01dim 8K 4 K 3 K 2dim 12KD(6)dim 24Figure 10. Exemple de treillis de coidé<strong>aux</strong> : KD(6)p<strong>et</strong>it pour pouvoir vérifier sur machine. Même à la machine, les calculs sont difficiles. Ils nécessitenttout d’abord une réflexion <strong>alg</strong>orithmique. De fait, la construction <strong>des</strong> treillis de coïdé<strong>aux</strong>est encore loin d’être automatisée. Ils nécessitent aussi une infrastructure d’un haut niveaud’abstraction (voir les exemples en section 2.4). L’effort de développement que j’ai consentià c<strong>et</strong>te occasion a permis de compléter considérablement l’<strong>alg</strong>orithmique <strong>et</strong> l’infrastructurepour les <strong>alg</strong>èbres de Hopf <strong>et</strong> la théorie <strong>des</strong> représentations <strong>des</strong> <strong>alg</strong>èbres de dimension finie dans∗-Combinat; cela a déjà trouvé d’autres applications.3.4. Perspectives. L’étape suivante, que nous entreprenons avec Leonid Vainerman <strong>et</strong>son étudiante en thèse Camille Mével, est l’étude <strong>des</strong> exemples plus génér<strong>aux</strong> venant de groupoï<strong>des</strong>quantiques, qui correspondent à <strong>des</strong> inclusions non irréductibles. Cela perm<strong>et</strong>tra d’obtenir,pour de p<strong>et</strong>ites tailles, tous les treillis provenant d’inclusions d’indice fini <strong>et</strong> de profondeurfinie; celles-ci peuvent en eff<strong>et</strong> toujours être réalisées comme inclusions intermédiaires d’inclusionsde profondeur 2, en général non irréductibles.De manière générale, les domaines environnants sont pratiquement vierges d’exploration informatique.Cela ouvre la porte à une multitude de problèmes intrinsèquement simples, non résolusjusqu’ici faute de moyens techniques appropriés, <strong>et</strong> posant <strong>des</strong> problèmes d’<strong>alg</strong>orithmiqueou de modélisation intéressants. Une mine d’or potentielle, en particulier pour <strong>des</strong> étudiantsaimant à la fois les mathématiques <strong>et</strong> l’informatique. Par exemple : Leonid Vainerman m’ademandé comment déterminer le groupe d’automorphismes d’une certaine <strong>alg</strong>èbre obtenue parproduit croisé de deux <strong>alg</strong>èbres déformées du groupe symétrique S n . Pour n = 2, le résultatest trivial, les groupes étant commutatifs. Résoudre n = 3 (dimension 36) a de bonnes chancesde suggérer la solution pour tout n. Pour cela, il faudrait trouver un <strong>alg</strong>orithme de complexitéraisonnable pour calculer tous les isomorphismes entre deux <strong>alg</strong>èbres de Hopf (ou de Kac) dedimension finie. De même, il serait urgent de tester ce que les outils de géométrie <strong>alg</strong>ébrique
4. POLYNÔMES HARMONIQUES POUR LES OPÉRATEURS DE STEENROD 43réelle peuvent apporter à l’automatisation de la construction automatique <strong>des</strong> projecteurs deJones.4. Polynômes harmoniques pour les opérateurs de SteenrodAssistant en juin 2000 à l’école « Interactions b<strong>et</strong>ween Algebraic Topology and InvariantTheory » à Ioannina, mon attention avait été captivée lorsque Reg Wood [Woo97, Woo98,Woo01] présenta une conjecture que l’on peut réécrire sous la forme :Conjecture 4.1. Le sous-espace <strong>des</strong> polynômes p de Q[x 1 , . . .,x n ] satisfaisant pour tout kl’équation <strong>aux</strong> dérivées partielles linéaire :((1 + x 1∂∂x 1) ∂∂x 1k+ · · · +(1 + x n∂∂x n) ∂∂x nk ) p = 0est isomorphe à la représentation régulière graduée du groupe symétrique. En particulier, ilest de dimension n!.∂En eff<strong>et</strong>, comme l’avait mentionné Reg Wood, en oubliant les termes x i ∂x i, ce sous-espacedevient celui <strong>des</strong> harmoniques <strong>des</strong> polynômes symétriques (une réalisation <strong>des</strong> coinvariants dugroupe symétrique); dans ce cadre, le résultat est bien connu, avec une multitude de techniquesde démonstration (voir par exemple [GH94]).C<strong>et</strong>te conjecture de Reg Wood n’est pas un phénomène isolé, bien au contraire. Elle estfortement liée à toute une mouvance de problèmes où interviennent <strong>des</strong> polynômes harmoniques,problèmes que j’avais déjà rencontrés lors de mes trav<strong>aux</strong> sur les <strong>alg</strong>èbres d’invariantsde groupes de permutations [AB03, ABB04, Hai01]. En gros, d’où vient-elle? Les <strong>alg</strong>èbresd’invariants de groupes finis en p<strong>et</strong>ite caractéristique apparaissent naturellement comme cohomologied’espaces topologiques. Les opérateurs de Steenrod (d’origine topologique, mais denature <strong>alg</strong>ébrique : ils engendrent une <strong>alg</strong>èbre de Hopf, l’<strong>alg</strong>èbre de Steenrod) agissent sur lesinvariants, perm<strong>et</strong>tant d’en construire de nouve<strong>aux</strong>. Un programme important est de décrir<strong>et</strong>ous les invariants atteignables de la sorte. Rien que pour le groupe trivial, c’est-à-dire enagissant simplement sur les polynômes, le problème est difficile; à l’heure actuelle, il n’y en amême pas de <strong>des</strong>cription conjecturale. La conjecture de Reg Wood est l’analogue de ce problèmeen caractéristique 0. Sa résolution donnerait certainement <strong>des</strong> pistes d’attaque pour lecas modulaire.Étudier c<strong>et</strong>te conjecture était pour moi l’occasion rêvée d’utiliser sérieusement, <strong>et</strong> doncde mieux maîtriser, un grand nombre d’outils. D’abord ceux de la <strong>combinatoire</strong> <strong>alg</strong>ébriquephalanstérienne : représentations du groupe symétrique <strong>et</strong> <strong>des</strong> <strong>alg</strong>èbres de Lie, déformationsnon commutatives <strong>et</strong> interpolations entre <strong>alg</strong>èbres de Hopf (groupes quantiques), polynômesde Schubert <strong>et</strong> opérateurs sur les polynômes (différences divisées avec les <strong>alg</strong>èbres de Heckeaffine en arrière plan). Et ensuite <strong>des</strong> outils du calcul formel : <strong>alg</strong>orithmique dans les <strong>alg</strong>èbresde Weyl ou de Ore <strong>et</strong> bases de Gröbner semi-commutatives. C’était aussi un bon problèmepour commencer à travailler avec Florent Hivert, ce que nous souhaitions de longue date.Afin d’interpoler entre les deux problèmes, nous avons défini la q-<strong>alg</strong>èbre de Steenrodpar déformation non commutative de l’<strong>alg</strong>èbre <strong>des</strong> polynômes symétriques. Cela revient à∂introduire un facteur q devant les termes x i ∂x i<strong>des</strong> équations de la conjecture 4.1. On appelleq-harmoniques les solutions de ces équations déformées; à q = 0, ce sont les harmoniquesusuels pour les polynômes symétriques, <strong>et</strong> à q = 1 les polynômes de la conjecture 4.1. Celaperm<strong>et</strong> d’utiliser <strong>des</strong> arguments de spécialisation pour réduire c<strong>et</strong>te conjecture comme suit.Proposition 4.2 (Hivert, T. [HT04a]). Pour démontrer la conjecture 4.1, il suffit de montrerque :
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