¿Cuál es la probabilidad de que una función booleana aleatoria tenga un grupo trivial de automorfismo?


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Dada una función booleana , tenemos el grupo de automorfismo .A u t ( f ) = { σ ∈ S n ∣ ∀ x , f ( σ ( x ) ) = f ( x ) }fAut(f)={σ∈Sn ∣∀x,f(σ(x))=f(x)}

¿Hay algún conocido en ? ¿Hay algo conocido para las cantidades de la forma para algún grupo ?P r f ( G ≤ A u t ( f ) ) GPrf(Aut(f)≠1)Prf(G≤Aut(f))G

Respuestas:


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Si. A su primera pregunta, la probabilidad va a cero doble exponencialmente rápido. Esto se puede calcular de la siguiente manera. Para cada permutación , podemos limitar la probabilidad de que π ∈ A u t ( f ) , es decir, que f ( π ( x ) ) = f ( x ) para todo x ∈ { 0 , 1 } n . Considere las órbitas de π que actúan sobre { 0 , 1 } n . Tenemos que πππ∈Aut(f)f(π(x))=f(x)x∈{0,1}nπ{0,1}nπes un automorfismo de si f es constante en las órbitas π . Si π no es trivial, tiene al menos una órbita en [ n ] que no es un singleton y, por lo tanto, al menos en órbita en { 0 , 1 } n que no es un singleton. Suponga que la órbita tiene k elementos en ella. La probabilidad de que f sea ​​constante en esa órbita es, por lo tanto, precisamente 2 - ( k - 1 ) . Supongamos que π actuando sobre [ n ] tieneffππ[n]{0,1}nkf2−(k−1)π[n] puntos fijos, c 2 ciclos de longitud 2, etc. (en particular ∑ n i = 1 i c i = n ). Entonces, el número de puntos de { 0 , 1 } n fijado por π es precisamente 2 ∑ i c i . Todos los puntos restantes de { 0 , 1 } n están en órbitas no triviales de π . Al límite superior la probabilidad de que π ∈ A u t (c1c2∑i=1nici=n{0,1}nπ2∑ici{0,1}nπ , tenga en cuenta que la mejor posibilidad es si todos los elementos no fijos de { 0 , 1 } n vienen en órbitas de tamaño 2. Entonces obtenemos que P r ( π ∈ A u t ( f ) ) ≤ ( 1 / 2 ) M / 2 donde M = 2 n - 2 ∑ i c i . Ahora, queremos un límite inferior en M , lo que significa que queremos un límite superior en ∑ i cπ∈Aut(f){0,1}nPr(π∈Aut(f))≤(1/2)M/2M=2n−2∑iciM . Desde pi ≠ 1 , el mayor Σ c i puedo ser es cuando c 1 = n - 2 y c 2 = 1 , es decir, Σ c i = n - 1 y M = 2 n - 2 n - 1 = 2 n - 1 , entonces M ≥ 2 n - 1 y P r ( π ∈∑iciπ≠1∑cic1=n−2c2=1∑ci=n−1M=2n−2n−1=2n−1M≥2n−1 . Ahora aplique el enlace de unión: | S n | = n ! , entonces P r ( ( ∃ π ∈ S n ) [ π ≠ 1  y  π ∈ A u t ( f ) ] ) ≤ n ! 2 - 2 nPr(π∈Aut(f))≤(1/2)2n−2|Sn|=n! , que es básicamente2nlgn- 2 n - 2 →0comon→∞, bastante rápido.PAGSr((∃π∈Snorte)[π≠1 y π∈UNAtut(F)])≤norte!2-2norte-22nortelg⁡norte-2norte-2→0 0norte→∞

Para cualquier puede usar un razonamiento similar, pero la probabilidad también irá a cero muy rápidamente.sol≤Snorte


¿No sería la probabilidad de que f sea constante en la órbita $ 2 ^ {- k}?
— Samuel Schlesinger el

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Por cierto, gracias por esto, me recuerda mucho la prueba de la versión gráfica.
— Samuel Schlesinger el

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Oh, ya veo por qué son 2-(k-1)
— Samuel Schlesinger el

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@SamuelSchlesinger: Sí, similar. Creo que es aún más fácil en este caso porque el número de funciones booleanas es doblemente exponencial, mientras que el número de gráficos es solo . ∼2norte2-nortelg⁡norte
— Joshua Grochow
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