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本文中,我们考虑图表的两种过滤,一方面,我们关注由最大互相相交弧的个数对图表进行分类的k不相交图表.我们引入抽象形,应用其研究k不相交图表,进而从组合角度研究RNA伪扭结结构,另一方面,我们从拓扑角度讨论弦图的亏格过滤,并且计算位于两个区间上的亏格为g的连通弦图的生成函数。
作为研究抽象形的准备,我们首先在第三章中对k不相交匹配进行了组合分析.我们求得k不相交匹配数的简单渐近公式,对某个ck<0,此外,我们还确定了k不相交匹配的普通生成函数Fk(z)(2≤k≤7)的唯一主奇异点,给出了生成函数在奇异点附近的展开式.这些结果在渐近计数抽象形上发挥着基础性的作用。
第四章,我们定义了k不相交图表的Vk-形,推广了Giegerich等人于2004年针对RNA二级结构定义的π-形.Vk-形建立了k不相交图表和k不相交匹配之间的联系,使得对k不相交图表的计数简便.实际上,当计数一些有限制条件的k不相交图表时,我们通过膨胀Vk-形获得要求的结构,利用符号计数方法求得其生成函数。
Vk-形由所有栈长均为1的k不相交匹配组成.在对π-形的计数上,Lorenz和Nebel等人充分利用了RNA二级结构递归构造的关系.当k>2时,他们的方法不能推广到非递归的Vk-形.我们采用了一种新颖的方法,避免了递归的问题,构造Vk-形的关键思想是构建从k不相交匹配到k不相交核结构(Jin和Reidys2009)的映射,这使得我们可以建立Vk-形的生成函数与k不相交匹配生成函数Fk(z)之间的联系。
然后,我们列举了对Vk-形的两方面应用.首先,我们计数了一些有限制条件的k不相交r典范的弧长≥λ的图表.我们的结果给出了参考文献[32,34,35,44]中结果的概念性的证明.同时,我们也对采用上述参考文献中的方法不能解决的k不相交2典范的弧长≥4的图表,计算了生成函数.接下来,我们研究了k不相交r典范的RNA结构的环的统计性质,根据它们的双变量生成函数证明了环分布的中心极限定理.由我们的结果可以估计随机生成的k不相交r典范的RNA结构的环数量。
第五章,我们考虑在两条有序有方向的不相交区间上的连通弦图,把区间沿诱导方向放在实轴上,弦符合规定地放在上半平面,从而我们确定了一个相应的亏格为g的胖图.我们对上述不同的给定亏格为g(g≥0)的有n条弦的连通弦图的个数,计算其生成函数.我们证实了—个令人惊讶的事实,对g≥0,是有理函数,同时多项式的度数至多为3g+1,系数为整数且满足。