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定义Definition

Young 表与水平条链

Young tableau · Young tableaux · Standard Young tableau · Semistandard Young tableau · 标准杨表 · 半标准杨表

从分拆形状定义标准与半标准Young表,以水平条链和角格链提供可逆证书,并独立枚举七格形状的两种计数。

形式陈述 ​

形状规定格子,表再给格子填数 ​

取整数分拆λ=(λ1≥⋯≥λr>0),总大小为N=∑iλi。本页采用英式画法:第一行在最上面,每行从左对齐,第i行有λi格。其Young图是有限格子集

Dλ={(i,j):1≤i≤r, 1≤j≤λi}.

行号向下增加,列号向右增加。空分拆的图没有格子。补在分拆末尾的零不算新行;下面比较两个形状时,可以按需要补零。

固定整数m≥0,记[m]={1,…,m},[0]=∅。形状λ的一张半标准Young表是填数T:Dλ→[m],满足

(1)T(i,j)≤T(i,j+1),T(i,j)<T(i+1,j),

每条不等式只在两个格子都存在时使用。也就是行向右弱增、列向下严格增。相同数可以出现在一行,不能出现在同一列。记所有这类表的集合为SSYTm(λ)。

若用1,…,N各一次填满全部格子,并使行、列都严格增加,就得到标准Young表,其集合记为SYT(λ)。它也是一种半标准表,只是所有标签互异且恰好用完[N]。空形状在两种定义下都有唯一空表;非空形状在m=0时没有半标准表。

半标准表的内容是向量a(T)=(a1,…,am),其中ak数标签k出现几次。因此∑kak=N。内容保留各字母的身份,一般不递减,不应自动排序成分拆。相应的权单项式是

xT=x1a1⋯xmam.

半标准表的水平条证书 ​

对每个k=0,…,m,保留表中所有不超过k的格子,得到形状μ(k)。这给出链

(2)∅=μ(0)⊆μ(1)⊆⋯⊆μ(m)=λ.

两个图的差Dν∖Dμ若在每一列至多有一个格子,称为水平条,允许没有格子。式(2)的每一步μ(k)/μ(k−1)都是水平条。反过来,任何这样的链都唯一给出半标准表:在第k步新添的格子中填k。

对μ⊆ν,水平条条件等价于补零后的交错不等式

(3)νi≥μi≥νi+1对所有 i≥1.

这是一份只用行长就能检查的有限证书。若每一步恰添一个格子、共添N步,按加入次序填1,…,N,则得到标准表。由标准表取标签前缀,反向恢复同一条逐格链。

直觉

一张表可以看成格子按批次出现的记录。行弱增让一行中的早批次格子总在左边;列严格增要求一个格子出现时,上方格子已经在更早的批次出现。于是每个前缀仍是左上对齐的分拆形状,同批次也不会在一列里叠放两个格子。

标准表把每批限制为一个格子。标签记录的是加入时刻,不是格子的固定名称。形状相同的两张表可以有不同的增长顺序,这就是为什么知道分拆(4,2,1)还远远没有指定一张表。

水平条也不要求所有新格子都在同一行。它限制的是同列重叠。下一例中,最后一批同时落在三行,仍是一条合法水平条。

例子与边界

一张七格表及其三步证书 ​

取λ=(4,2,1)、m=3,填成

T=1123233.

内容为(2,2,3)。保留标签1、再保留标签1和2、最后保留全部标签,依次得到

μ(1)=(2),μ(2)=(3,1),μ(3)=(4,2,1).

第二步在(1,3),(2,1)加格,第三步在(1,4),(2,2),(3,1)加格。每一步的新格列号互异。反过来只给这三份行长,也能按差集填回原表,不需要额外猜测各格的标签。

图中颜色按加入批次固定。最后一批分布在三行,却没有两格处于同列。

直接用水平条链数出15张表 ​

仍取λ=(4,2,1)和m=3。标签不超过2的子形状只能有两行,记为(a,b)。它与最终形状之间满足式(3),因此

2≤a≤4,1≤b≤2.

标签1只能占一行,记长度为c。再用式(3),恰好要求b≤c≤a。每组三元组(a,b,c)都唯一恢复一张表,所以

(4)|SSYT3(4,2,1)|=∑a=24∑b=12(a−b+1)=3+5+7=15.

这不是靠把37份任意填数全部试完才得出的数目。水平条链已经去掉不满足行列条件的填法;后面的钩内容公式还会从另一条路线复算同一结果。

哪些改动改变了对象 ​

若把第一列填成1,1,3,行即使仍弱增,也违反列严格条件;它的标签1前缀会在同一列同时增加两个格子。若把一行的1,2颠倒为2,1,标签1前缀不是左对齐形状。这两种失败分别对应证书的水平条条件和形状条件。

只要求各行、各列弱增会得到另一种填数对象,不再由式(2)的水平条链描述。相反,把行也要求严格,会删掉本页允许的重复标签。因此程序中的<与≤不能互换。

非空形状有r行时,第一列需要r个互异标签,所以m<r时半标准表集合为空;m≥r时,把第i行全填i就给出一张表,故这也是存在性的充分条件。转置一张标准表仍是标准表;转置半标准表却会交换“行弱、列严”,一般不再属于本页同一种半标准约定。

推论与应用

为什么链与表确实互相恢复 ​

先从半标准表出发。若(i,j)的标签不超过k,其左侧标签也不超过k;其上方若有格子,标签更小,也被保留。因此标签前缀向左、向上封闭,恰是一份分拆形状。列严格保证同一个k不会出现在同列两次,所以相邻前缀的差是水平条。

反过来,从式(2)的链按新格加入时刻填数。右侧格子进入形状时,左侧格子必须已存在,故左侧标签不大于右侧标签。同样,下方格子进入时,上方格子已经存在;水平条又禁止上下两格在同一步加入,所以其标签严格更小。这证明式(1),两个构造显然保留每个格子的加入时刻,因而互逆。

式(3)也可逐格证明。包含关系给νi≥μi。若μi<νi+1,第μi+1列在第i行和第i+1行都出现新格,违反水平条。反之,若同列j在两行i<k都出现新格,则j>μi且j≤νk≤νi+1,违反μi≥νi+1。因此它准确等价于“不在同列加两格”。

角格递推提供第二类有限证书 ​

记fλ=|SYT(λ)|。标准表的最大标签N不能有右邻或下邻,否则那里必须填更大的数。因此N位于一个可删除的角格:删去它后仍是分拆图。每个角格删法都可逆,故

(5)f∅=1,fλ=∑c 为可删角格fλ∖c.

每次递推减少一格,必然到达空形状。对主例,三个角格给出

f(4,2,1)=f(3,2,1)+f(4,1,1)+f(4,2)=16+10+9=35.

这些较小数也可以不借闭式核出:f(2,1)=2,进而f(3,1)=f(2,1,1)=3、f(2,2)=2,所以

f(3,2)=2+3=5,f(2,2,1)=3+2=5,f(3,1,1)=3+3=6,f(4,1)=3+1=4,f(3,2,1)=5+6+5=16,f(4,1,1)=6+4=10,f(4,2)=5+4=9.

单行与单列形状始终只有一张标准表,作为这些递推的边界。记录每个子形状及其角格前驱,就能逐项检查35的来历。

若记gλ(m)=|SSYTm(λ)|,同理有

gλ(m)=∑μ⊆λ:λ/μ 为水平条gμ(m−1)(m≥1),

其中g∅(m)=1,非空λ满足gλ(0)=0。这次删去的是全部最大标签,允许删去空条,因为某个字母未必使用过。

子形状总数记为Bλ。把这些形状列出后,直接检查全部候选水平条对、逐层存两份计数表,至多用O((m+1)Bλ2(r+1))次行长检查及整数加法,存储O(Bλ(r+1))个行长和计数槽。此界明确依赖子形状数,并不声称对任意输入大小都高效;大整数位成本还要另计。

三个后续接口分别增加什么 ​

Jacobi–Trudi权计数将每张表的xT相加,证明所得多项式正是已有的Schur多项式。钩长与钩内容公式则把35和15这两种计数化成格子乘积。RSK词插入把一份词可逆地编码为同形的一张半标准表与一张标准表,因此必须保留两张表各自的任务,不能只输出最终形状。

参考资料
  • Charlotte Chan,Notes for September 19, 2012: Semi-standard Young Tableaux,David Speyer课程记录,§1 Definitions1.1–1.3及§3:半标准表、权和内容。文件名含Sep14,正文标题日期为September19;以正文为准。

  • Darij Grinberg,The hook length formula,2025-01-09报告,2026-04-01修订,§§1.1、1.7,pp.1–2、7:标准表及按最大标签删除角格。本文另把水平条链的双向转换和交错行长检查完整写出。

  • Darij Grinberg、Victor Reiner,Hopf Algebras in Combinatorics,2026-09-06修订,Exercise2.7.5,p.75:水平条与交错行长。本文按新格所在列给出该判据的双向证明。

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