Quelle est la probabilité qu'une fonction booléenne aléatoire ait un groupe d'automorphisme trivial?


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Étant donné une fonction booléenne , nous avons le groupe d'automorphisme A u t ( f ) = { σ ∈ S n ∣ ∀ x , f ( σ ( x ) ) = f ( x ) } .fAut(f)={σ∈Sn ∣∀x,f(σ(x))=f(x)}

Existe-t-il des bornes connues sur ? Existe-t-il quelque chose de connu pour les quantités de la forme P r f ( G ≤ A u t ( f ) ) pour un groupe G ?Prf(Aut(f)≠1)Prf(G≤Aut(f))G

Réponses:


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Oui. Pour votre première question, la probabilité va à zéro à double exponentielle rapide. Cela peut être calculé comme suit. Pour chaque permutation , nous pouvons limiter la probabilité que π ∈ A u t ( f ) , c'est-à-dire que f ( π ( x ) ) = f ( x ) pour tout x ∈ { 0 , 1 } n . Considérons les orbites de π agissant sur { 0 , 1 } n . Nous avons cela πππ∈Aut(f)f(π(x))=f(x)x∈{0,1}nπ{0,1}nπest un automorphisme de si f est constant sur les π -orbites. Si π n'est pas trivial, il a au moins une orbite sur [ n ] qui n'est pas un singleton, et donc au moins sur une orbite sur { 0 , 1 } n qui n'est pas un singleton. Supposons que l'orbite contienne k éléments. La probabilité que f soit constant sur cette orbite est donc précisément 2 - ( k - 1 ) . Supposons que π agissant sur [ n ] affππ[n]{0,1}nkf2−(k−1)π[n] points fixes, c 2 cycles de longueur 2, etc. (en particulier ∑ n i = 1 i c i = n ). Alors le nombre de points de { 0 , 1 } n fixés par π est précisément 2 ∑ i c i . Tous les points restants de { 0 , 1 } n sont sur des orbites non triviales de π . À la limite supérieure, la probabilité que π ∈ A u t (c1c2∑je=1njecje=n{0,1}nπ2∑jecje{0,1}nπ , notons que la meilleure possibilité est que tous les éléments non fixes deπ∈UNEut(F) viennent sur des orbites de taille 2. On obtient donc que P r ( π ∈ A u t ( f ) ) ≤ ( 1 / 2 ) M / 2 où M = 2 n - 2 ∑ i c i . Maintenant, nous voulons une borne inférieure sur M , ce qui signifie que nous voulons une borne supérieure sur ∑ i c{0,1}nPr(π∈Aut(f))≤(1/2)M/2M=2n−2∑iciM . Puisque π ≠ 1 , le plus grand ∑ c i peut être lorsque c 1 = n - 2 et c 2 = 1 , c'est-à-dire ∑ c i = n - 1 et M = 2 n - 2 n - 1 = 2 n - 1 , donc M ≥ 2 n - 1 et P r ( π ∈∑iciπ≠1∑cic1=n−2c2=1∑ci=n−1M=2n−2n−1=2n−1M≥2n−1 . Appliquez maintenant l'union liée: | S n | = n ! , donc P r ( ( ∃ π ∈ S n ) [ π ≠ 1  et  π ∈ A u t ( f ) ] ) ≤ n ! 2 - 2 nPr(π∈Aut(f))≤(1/2)2n−2|Sn|=n! , qui est fondamentalement2nlgn- 2 n - 2 →0commen→∞, assez rapidement.Pr((∃π∈Sn)[π≠1 and π∈Aut(f)])≤n!2−2n−22nlg⁡n−2n−2→0n→∞

Pour tout vous pourriez utiliser un raisonnement similaire, mais la probabilité ira aussi très rapidement à zéro.G≤Sn


La probabilité que f soit constante sur l'orbite ne serait-elle pas de $ 2 ^ {- k}?
— Samuel Schlesinger

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Merci pour cela d'ailleurs, cela me rappelle beaucoup la preuve de la version graphique.
— Samuel Schlesinger

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Oh, je vois pourquoi c'est 2−(k−1)
— Samuel Schlesinger

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@SamuelSchlesinger: Oui, similaire. Je pense que c'est encore plus facile dans ce cas car le nombre de fonctions booléennes est double exponentiel alors que le nombre de graphes n'est que . ∼2n2−nlg⁡n
— Joshua Grochow
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