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代数的組合せ論の問題

難易度 3大学院入試の専門科目の標準レベル大学院数学 代数的組合せ論

を正の整数とする。分割 のヤング図形(英国式: 上から順に 個、 個、 個の箱を左詰めに並べたもの)の各箱に の整数を つずつ書き込む。各行では左から右へ広義単調増加(等号を許す)、各列では上から下へ狭義単調増加となるような書き込み方(半標準ヤング盤)の個数を の式で求めよ。

この問題で使うもの

この問題を解けるようになるまで(96 技能)
算数中学高校大学大学院

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  1. 樹形図で数え上げる
  2. 積の法則と和の法則
  3. 和の法則・積の法則と樹形図
  4. 順列・円順列・重複順列
  5. 組合せ
  6. 同じものを含む順列・重複組合せ
  7. 分数のたし算・ひき算
  8. 小数の四則計算
  9. 正負の数の加法・減法
  10. 分数のかけ算・わり算
  11. 四則の混じった計算の順序
  12. 正負の数の乗除・累乗と四則混合
  13. 分配法則を使った計算のくふう
  14. 文字式の計算(同類項・分配法則)
  15. 乗法公式による展開
  16. 因数分解
  17. 3 次式までの展開と因数分解
  18. 微分係数と導関数の定義
  19. 多項式の微分
  20. 小数と分数のまじった計算
  21. 逆算(□ を求める)
  22. 1 次方程式の解き方
  23. 比例・反比例の式とグラフ
  24. 約数の見つけ方
  25. 素因数分解と約数の個数
  26. 平方根の意味と根号の簡単化
  27. 関数 の式と変域
  28. 平方完成と 2 次関数のグラフ
  29. 2 次不等式
  30. 剰余の定理・因数定理と高次方程式
  31. 増減表と極値
  32. 等間隔にならんだ数の和
  33. 等差・等比数列の和と Σ
  34. 数列の極限
  35. 関数の極限
  36. 関数の連続性と中間値の定理
  37. 平均値の定理
  38. 積と商の微分
  39. 第 2 次導関数とグラフの凹凸
  40. 合成関数の微分
  41. 円の周の長さと面積
  42. おうぎ形の弧の長さと面積
  43. 弧の長さからおうぎ形の中心角と面積を求める
  44. 三角形・四角形の面積
  45. 三平方の定理
  46. 特別な直角三角形の辺の比
  47. 弧度法と単位円による三角関数
  48. の極限
  49. 加法定理と 2 倍角・半角・積和の公式
  50. 三角関数の導関数
  51. 根号の乗除と加減
  52. 指数の拡張と指数関数
  53. 対数の定義と性質
  54. 自然対数の底
  55. 指数関数・対数関数の導関数
  56. 増減・凹凸・漸近線とグラフ
  57. テイラー展開
  58. 無限等比級数と無限級数
  59. べき級数と収束半径
  60. 母関数と係数の取り出し
  61. 分割数と分割の母関数
  62. 半標準ヤング盤とコストカ数
  63. 三角形の角の大きさ
  64. 対頂角と平行線の同位角・錯角
  65. 三角形の外角と角の組み合わせ
  66. 二等辺三角形の角
  67. 平行四辺形と特別な四角形の性質
  68. 折り返した図形の角と長さ
  69. 三平方の定理と平面図形
  70. ベクトルの演算と成分
  71. 行列の和・積と 2 次の逆行列
  72. 掃き出し法と連立 1 次方程式
  73. 行列の階数と解の存在
  74. ベクトル空間・一次独立・基底・次元
  75. 線形変換と行列
  76. 核と像と次元定理
  77. 掃き出し法による逆行列
  78. 基底の変換と表現行列
  79. 最大公約数と最小公倍数
  80. 最大公約数と最小公倍数
  81. 文字式で表した整数の性質
  82. 余りによる整数の分類
  83. 合同式
  84. 群の位数と元の位数
  85. 群の表現と指標
  86. 複素数と 2 次方程式の虚数解
  87. 極形式と積・商
  88. ド・モアブルの定理
  89. 方程式 の解
  90. 1 次元表現とアーベル化
  91. 置換の巡回置換分解と位数
  92. 対称群の共役類
  93. 二面体群の共役類
  94. 既約表現の個数と次元
  95. 対称群の既約表現の次元(フック長公式)
  96. フック内容公式

ヒント

行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。

ヒント 1

半標準ヤング盤の個数は、シューア関数 に を代入した値に等しい。これを計算する公式を思い出そう。

ヒント 2

フック・内容公式 ( は内容、 はフック長)を使う。

ヒント 3

の内容は第 1 行から順に 、フック長は で、フック長の積は になる。

答えと解説

答えを見る
結果を記録する(このブラウザにだけ保存されます):
解説を読む

フック・内容公式. 形 、成分が の半標準ヤング盤の個数は、シューア関数の特殊化 ( が 個)に等しく、フック・内容公式

で与えられる。ここで箱 ( 行 列)の内容は 、フック長 は 自身と、その右にある箱・下にある箱の個数の和である。

内容とフック長. の箱ごとに書き出す。
- 内容 : 第 1 行 、第 2 行 、第 3 行
- フック長 : 第 1 行 、第 2 行 、第 3 行

(例: 箱 は右に 個、下に 個あるので 。箱 は右に 個、下に 個で 。)

フック長の積は 、分子の積は

よって求める個数は

確認. では列の長さ の列に相異なる つの数が入らないので 個で、式も になる。 では 。実際、 のとき第 1 列は に決まり、残りの箱 について 、、 かつ 、 などの条件を数えると、 のとき 、 で 通り、 のとき 、 で 通り、合計 通りで一致する。

別解

半標準ヤング盤の個数は Schur 多項式の値 に等しく、フック・コンテント公式 で求まる( は箱の content = 列番号 − 行番号、 はフック長)。
の content は第 1 行 、第 2 行 、第 3 行 。フック長は第 1 行 、第 2 行 、第 3 行 で、積は 。
分子は 。よって個数は 。
検算: のとき 0(3 行の列は狭義増加なので が必要)で整合。 のとき で、これは の随伴表現の次元 8 に一致する。

この問題の確認

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