Permutations

Bonjour
Soit $\tau, \sigma \in \mathfrak{S}_{n}$ pour $n \ge 1$. J'ai du mal à donner un argument correct justifiant de manière convaincante l'égalité
$$
\prod_{i<j} { \tau (\sigma (j)) - \tau (\sigma (i))\over \sigma(j) - \sigma(i) } = \prod_{i<j} { \tau (j) - \tau (i)\over j-i}.

$$ Si vous voulez le problème de poser $i' = \sigma(i)$ c'est que ça ne respecte pas $i<j$ si on se fixe un $i$ et on écrit
$$
{ \tau (\sigma (3)) - \tau (\sigma (4))\over \sigma(3) - \sigma(4) } \cdots { \tau (\sigma (3)) - \tau (\sigma (n))\over \sigma(3) - \sigma(n) }.


$$ Je me rends bien compte que le changement de variable que je prétends est douteux. Mais ce n'est pas clair pour moi comment le justifier.

Réponses

  • Le truc c'est que ton produit n'est pas vraiment pris sur $i<j$, mais sur $\{i,j\}$ (attention, la paire, pas le couple !)

    Plus précisément, ton produit est exactement indexé par $\{\{i,j\} \mid i\neq j\}$ : l'ordre ne compte pas parce que si ça change en haut, ça change en bas.

    Maintenant, $\sigma$ est une permutation de cet ensemble d'indices donc le changement de variables est autorisé.
  • Les deux écritures contiennent les mêmes termes en haut et en bas, mais pas dans le même ordre.
    Algebraic symbols are used when you do not know what you are talking about.
            -- Schnoebelen, Philippe
  • Heu ... non, il y a des changements de signe dans certains cas.. Mais ce sont les mêmes en haut et en bas.

    Cordialement.
  • C'est toujours pas clair comment prouver cette égalité. :)o
  • $\prod_{i<j} f(i,j) = \prod_{\{i,j\}, i\neq j} f(i,j)$ dès lors que $f(i,j) = f(j,i)$.

    Maintenant, $\sigma$ est une permutation de $\{\{i,j\} \mid i \neq j\}$ donc tu peux appliquer le théorème de changement de variables
  • $\DeclareMathOperator{\Card}{Card}$En un peu plus explicite :

    Notons $F = \{ X\in \mathscr{P}([\![1, n]\!]) \mid \Card(X) = 2 \}$, $f \colon F \to F, \{i,j\} \mapsto \{\sigma(i), \sigma(j)\}$ et $g \colon F \to F, \{i,j\} \mapsto \{\sigma^{-1}(i), \sigma^{-1}(j)\}$.
    Tu peux constater que $f\circ g = g \circ f = \mathrm{id}_F$, donc $f$ est une permutation de $F$ et $g=f^{-1}$.

    Soit $E = \{ (i,j) \in [\![1, n]\!]^2 \mid i < j \}$. Comme l'a fait remarquer Maxtimax, on a :
    \begin{align}
    \prod_{(i,j) \in E} \frac{ \tau(\sigma(j)) - \tau(\sigma(i)) } { \sigma(j) - \sigma(i) } &=
    \prod_{\{i,j\} \in F} \frac{ \tau(\sigma(j)) - \tau(\sigma(i)) } { \sigma(j) - \sigma(i) } \\
    &= \prod_{\{i,j\} \in F} \frac{ \tau(j) - \tau(i) } { j - i } \\
    &= \prod_{(i,j) \in E} \frac{ \tau(j) - \tau(i) } { j - i }
    \end{align}
    On a utilisé $g$ pour l'avant-dernière égalité.

    Edit : remplacement de $\sum$ par $\prod$.
  • brian : merci pour l'explicitation; je me permets toutefois de reprendre ton latex sous la forme suivante:

    $\begin{align}

    \sum_{(i,j) \in E}f(\sigma(j),\sigma(i)) &=

    \sum_{\{i,j\} \in F}f(\sigma(j),\sigma(i)) \\

    &= \sum_{\{i,j\} \in F} f(j,i)\\

    &= \sum_{(i,j) \in E}f(j,i)

    \end{align}$
    pour montrer que ça n'a rien à voir avec $\tau$ ou ce quotient bizarre, que c'est vraiment juste le fait d'avoir une fonction telle que $f(i,j) = f(j,i)$ (ou encore: une fonction définie sur les paires; ou encore : une fonction définie sur les couples $(i,j)$ tels que $i<j$ et qu'on étend par symétrie)
  • En effet Maxtimax, c'est une remarque intéressante ; merci !
  • Ah super, déjà pour moi $\quad\displaystyle
    \prod_{i<j} f(i,j) = \prod_{i=1}^{n-1} \prod_{j=i+1}^{n} f(i,j).
    $
    Et si je montre que $\quad\displaystyle

    \prod_{i<j} f(i,j) = \prod_{\{i,j\}, i\neq j} f(i,j)
    $
    Alors la conclusion est aisée
    $$
    \prod_{i<j} { \tau (\sigma (j)) - \tau (\sigma (i))\over \sigma(j) - \sigma(i) } = \prod_{i \ne j} { \tau (\sigma (j)) - \tau (\sigma (i))\over \sigma(j) - \sigma(i) } .

    $$ Mais l'application $\quad\displaystyle

    (i,j) \mapsto (\sigma(i), \sigma(j)) ,\ $ définie sur l'ensemble des couples de $\{1,\ldots,n\}$ qui ne sont pas sur la diagonale, est une permutation ! D'où l'égalité
    $$
    \prod_{i \ne j} { \tau (\sigma (j)) - \tau (\sigma (i))\over \sigma(j) - \sigma(i) } = \prod_{i\ne j} { \tau (j) - \tau (i)\over j-i} = \prod_{i < j} { \tau (j) - \tau (i)\over j-i}.

    $$ Donc tout revient à comprendre l'argument de Maxtimax. Bon on a $f$ qui vérifie $f(i,j) = f(j,i)$ alors on écrit
    $$
    \prod_{i<j} f(i,j) = \prod_{i=1}^{n-1} \prod_{j=i+1}^{n} f(i,j)

    $$ Attendez déjà est que y a le même nombre de termes dans le produit que j'ai et celui que j'espère avoir. Dans celui que j'espère avoir si y en a $n(n-1) \over 2$ parce que $i \ne j$ et l'ordre ne compte pas et dans celui que j'ai il y en a
    $$
    \sum_{k=2}^{n}(n-k+1) = (n-1)n - \Big({n(n+1)\over 2}-1\Big) + (n-1).

    $$ Ça ne fait pas le même nombre.

    [Ne pas abuser des expressions centrées. AD]
  • $\{(i,j)\mid i <j\}$ a bien le même cardinal que $\{\{i,j\} \mid i\neq j\}$, une bijection étant donnée par $(i,j)\mapsto \{i,j\}$

    L'injectivité et la surjectivité sont évidentes, ou encore tu peux définir une réciproque via $x\mapsto (\min x, \max x)$ Il faut croire les bijections avant lea calculs. Soit tu n'as pas assez simplifié (ton expression est largement simplifiable !) soit tu as fait une erreur
  • D'accord
  • @mini_calli : bonjour. Est-ce "D'accord", ou bien "Super ! J'ai enfin compris" ?
    Le chat ouvrit les yeux, le soleil y entra. Le chat ferma les yeux, le soleil y resta. Voilà pourquoi le soir, quand le chat se réveille, j'aperçois dans le noir deux morceaux de soleil. (Maurice Carême).
  • C'est ça :-D
  • C'est la symétrie qui importe.
    Soit $P$ l'ensemble des parties à deux éléments de $\{1,...,n\}$.
    Si $f$ est une fonction symétrique $\{1,...,n\}^2 \rightarrow \mathbb R$ alors pour $p=\{i,j\} \in P$ on peut définir $\hat f : P \rightarrow \mathbb R$ par $\hat f(p)=f(i,j)=f(j,i)$.
    On définit également $\hat \sigma$ par $\hat \sigma(p) = \{\sigma(i),\sigma(j)\}$ : c'est une permutation des éléments de $P$.
    Par suite, $\sum_{i<j} {f(i,j)} = \sum_{p \in P} {\hat f(p)} = \sum_{p \in P} {\hat f(\hat \sigma(p))} = \sum_{i<j} {f(\sigma(i),\sigma(j))} $
  • miniCalli a écrit:
    J'ai du mal à donner un argument correct justifiant de manière convaincante l'égalité

    Ils sont positifs** et ont le même carré, qui est le produit quand le couple $(i,j)$ parcourt $A$ de l'opérande $$[\tau(i) - \tau(j)] / (i-j)$$

    avec $A:=\{(i,j) \mid i\neq j\}$

    (Ca t'a peut-être déjà été répondu, je n'ai pas lu le fil)

    Edit: attention, j'ai répondu à côté, c'est toute la question, justement, de savoir s'ils ont le même signe
    Aide les autres comme toi-même car ils sont toi, ils sont vraiment toi
  • J'ai lu le fil, aucune des preuves n'est convaincante car elles sont circulaires. Sur le plan strictement mathématique, on peut bien évidemment "constater qu'il est possible de faire marcher une preuve de ce genre", mais ce sera très pénible.

    Ce lemme mérite "une vraie preuve", il s'agit de la signature, il est connu qu'elle ne se prouve pas avec ce genre de tour de passe-passe. Ces derniers sont des intuitions (même si valables).

    Je recommande de célèbres preuves de GBZM ou de GB sur le forum, qui elles sont "vraiment convaincantes" et sans tour de passe-passe.

    Je ne rappelle que celle de GBZM qui est plus courte à écrire, car celle de GB nécessite des couleurs:

    1/ une transposition se décompose comme produit d'un nombre impair de transpositions "voisines", ie de la forme $$(n\ n+1)$$

    2/ il est facile de voir que de quelque manière qu'on passe d'une permutation à une autre en la composant par des transpositions voisines, la parité du nombre desdites transpositions NE CHANGENT PAS

    3/ cette parité, qu'on peut appeler signature quand le départ est l'identité est le produit du premier post du fil, partie droite.

    L'utilisation de l'axiome de l'extensionalité est ici (comme dans beaucoup d'endroits) un apport "trichant", car donne un truc désiré tout en donnant l'impression que ce n'est pas une hypothèse.

    Je rappelle que l'extensionalité entraine le tiers exclus "gratuitement" (et bien d'autres choses, sulfureuses, gratuitement)
    Aide les autres comme toi-même car ils sont toi, ils sont vraiment toi
  • Christophe : aucune de ces preuves n'est circulaire. Il y a un lemme, qui est le changement de variable, qui lui mérite une vraie preuve, mais on peut espérer que mini_calli la connait; il y avait juste une confusion sur le lien entre $\{(i,j) \mid i<j\}$ et $\{\{i,j\} \mid i\neq j\}$ et le fait que le $f(i,j)$ apparaissant était symétrique.
    Ce n'est pas circulaire du tout.
  • En fait, j'aurais peut-être dû être plus précis, mais c'est assez difficile. quand tu n'étais pas encore arrivé sur le forum, j'avais déjà mentionné*** cette difficulté PUREMENT PHILOSOPHIQUE où on "réalise" qu'on a mis dans les axiomes fondateurs des choses que la preuve d'un théorème parfois rencontrée nous rappelle que c'était audacieux.

    Je te mettrai un lien, mais il me faudra faire l'effort de le retrouver.

    En gros, (même si ici ce n'est pas nécessaire), c'est assez similaire à prouver la consistance de Peano en disant "elle a des modèles, entre autre, $\N$"

    Or le cerveau des débutants le perçoit et ressent une sorte de malaise face à ça. La raison est essentiellement l'EXTENSTIONALITE (qui platonise tout).

    *** je m'étais fait brocarder si je me rappelle bien, on m'avait dit que j'avais inventé un nouveau genre de point GODWIN: le point Godel.

    Bon j'avais à mooitié apprécié car ça cachait le sérieux de ce que je voulais faire ressentir... :-D
    Aide les autres comme toi-même car ils sont toi, ils sont vraiment toi
  • Ceci, avec une belle prestation de GaBuZoMeu ?

    Ceci, avec une belle prestation de Foys ? Je viens de relire la prestation de Aléa. Je la trouve limpide.
    Le chat ouvrit les yeux, le soleil y entra. Le chat ferma les yeux, le soleil y resta. Voilà pourquoi le soir, quand le chat se réveille, j'aperçois dans le noir deux morceaux de soleil. (Maurice Carême).
  • Merci Titi. C'est un post hélas plus ancien. Je crois qu'au début on y voit GB exposer sa fameuse preuve.

    Ça n'empêche pas ceux que tu as mis d'être distrayant mais le post que j'évoque est plus ancien.

    L'autre preuve, celle de GBZM appelée saute mouton n'est peut être pas dedans, mais il avait mis un lien vers un de ses papiers donc c'est plus facile à retrouver.
    Aide les autres comme toi-même car ils sont toi, ils sont vraiment toi
  • @CC : je constate que tu étais passionné par ce qu'écrivait GB ici-même.
    Le chat ouvrit les yeux, le soleil y entra. Le chat ferma les yeux, le soleil y resta. Voilà pourquoi le soir, quand le chat se réveille, j'aperçois dans le noir deux morceaux de soleil. (Maurice Carême).
  • AAAoooouuuuuuuuuuuuuuu 11 ans déjà, ça fout le vertige!!!!!!!

    C'est ce fil effectivement, mais quel vertige, 11ans.

    Précisément la révélation divine commence là ---> http://www.les-mathematiques.net/phorum/read.php?3,515809,516051#msg-516051

    MERCI TITI!!!
    Aide les autres comme toi-même car ils sont toi, ils sont vraiment toi
  • Et ici, un ancien intervenant, deufeufeu m'accuse d'avoir créé le point Godel: http://www.les-mathematiques.net/phorum/read.php?3,515809,516278#msg-516278
    Aide les autres comme toi-même car ils sont toi, ils sont vraiment toi
  • Ah ça fumait de la bonne à l'époque. La société comme le forum sont devenus très puritains :-D
    Aide les autres comme toi-même car ils sont toi, ils sont vraiment toi
  • Maxtimax a écrit:
    Il y a un lemme, qui est le changement de variable, qui lui mérite une vraie preuve, mais on peut espérer que mini_calli la connait

    Juste pour être sûr: ce lemme en question revient simplement à remarquer que la somme est une opération définie sur un ensemble (sans notion d'ordre donc) qui reste identique quel que soit le réindexage des objets de cet ensemble (donc précisément elle est invariante pour tout autre ordre de présentation des indices, si on pense en terme d'extensionnalité) ?

    Y a-t-il une preuve plus efficace / formelle attendue ?
Connectez-vous ou Inscrivez-vous pour répondre.