The polytope of Tesler matrices

Abstract

26 pages, 4 figures. v2 has typos fixed, updated references, and a final remarks section including remarks from previous sections We introduce the Tesler polytope $Tes_n(a)$, whose integer points are the Tesler matrices of size n with hook sums $a_1,a_2,...,a_n in Z_{\geq 0}$. We show that $Tes_n(a)$ is a flow polytope and therefore the number of Tesler matrices is counted by the type $A_n$ Kostant partition function evaluated at $(a_1,a_2,...,a_n,-\sum_{i=1}^n a_i)$. We describe the faces of this polytope in terms of "Tesler tableaux" and characterize when the polytope is simple. We prove that the h-vector of $Tes_n(a)$ when all $a_i>0$ is given by the Mahonian numbers and calculate the volume of $Tes_n(1,1,...,1)$ to be a product of consecutive Catalan numbers multiplied by the number of standard Young tableaux of staircase shape. On présente le polytope de Tesler $Tes_n(a)$, dont les points réticuilaires sont les matrices de Tesler de taillen avec des sommes des équerres $a_1,a_2,...,a_n in Z_{\geq 0}$. On montre que $Tes_n(a)$ est un polytope de flux. Donc lenombre de matrices de Tesler est donné par la fonction de Kostant de type An évaluée à ($(a_1,a_2,...,a_n,-\sum_{i=1}^n a_i)$On décrit les faces de ce polytope en termes de “tableaux de Tesler” et on caractérise quand le polytope est simple.On montre que l’h-vecteur de $Tes_n(a)$ , quand tous les $a_i>0$ , est donnée par le nombre de permutations avec unnombre donné d’inversions et on calcule le volume de T$Tes_n(1,1,...,1)$ comme un produit de nombres de Catalanconsécutives multiplié par le nombre de tableaux standard de Young en forme d’escalier