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Conference Papers Discrete Mathematics and Theoretical Computer Science Year : 2013

Top Coefficients of the Denumerant

Abstract

For a given sequence $\alpha = [\alpha_1,\alpha_2,\ldots , \alpha_N, \alpha_{N+1}]$ of $N+1$ positive integers, we consider the combinatorial function $E(\alpha)(t)$ that counts the nonnegative integer solutions of the equation $\alpha_1x_1+\alpha_2 x_2+ \ldots+ \alpha_Nx_N+ \alpha_{N+1}x_{N+1}=t$, where the right-hand side $t$ is a varying nonnegative integer. It is well-known that $E(\alpha)(t)$ is a quasipolynomial function of $t$ of degree $N$. In combinatorial number theory this function is known as the $\textit{denumerant}$. Our main result is a new algorithm that, for every fixed number $k$, computes in polynomial time the highest $k+1$ coefficients of the quasi-polynomial $E(\alpha)(t)$ as step polynomials of $t$. Our algorithm is a consequence of a nice poset structure on the poles of the associated rational generating function for $E(\alpha)(t)$ and the geometric reinterpretation of some rational generating functions in terms of lattice points in polyhedral cones. Experiments using a $\texttt{MAPLE}$ implementation will be posted separately.
Considérons une liste $\alpha = [\alpha_1,\alpha_2,\ldots , \alpha_N, \alpha_{N+1}]$ de $N+1$ entiers positifs. Le dénumérant $E(\alpha)(t)$ est la fonction qui compte le nombre de solutions en entiers positifs ou nuls de l’équation $\sum^{N+1}_{i=1}x_i\alpha_i=t$, où $t$ varie dans les entiers positifs ou nuls. Il est bien connu que cette fonction est une fonction quasi-polynomiale de $t$, de degré $N$. Nous donnons un nouvel algorithme qui calcule, pour chaque entier fixé $k$ (mais $N$ n’est pas fixé, les $k+1$ plus hauts coefficients du quasi-polynôme $E(\alpha)(t)$ en termes de fonctions en dents de scie. Notre algorithme utilise la structure d’ensemble partiellement ordonné des pôles de la fonction génératrice de $E(\alpha)(t)$. Les $k+1$ plus hauts coefficients se calculent à l’aide de fonctions génératrices de points entiers dans des cônes polyèdraux de dimension inférieure ou égale à $k$.
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Dates and versions

hal-01229687 , version 1 (17-11-2015)

Identifiers

Cite

Velleda Baldoni, Nicole Berline, Brandon Dutra, Matthias Köppe, Michele Vergne, et al.. Top Coefficients of the Denumerant. 25th International Conference on Formal Power Series and Algebraic Combinatorics (FPSAC 2013), 2013, Paris, France. pp.1149-1160, ⟨10.46298/dmtcs.2373⟩. ⟨hal-01229687⟩
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