Il grafico infinito delle diagonali ha una componente infinita?


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Supponiamo di collegare i punti di usando l'insieme dei bordi non orientati E in modo tale che ( i , j ) sia collegato a ( i + 1 , j + 1 ) o ( i + 1 , j ) sia collegato a ( i , j + 1 ) , in modo indipendente e uniforme a caso per tutti i , j .V=Z2E(io,j)(io+1,j+1)(i+1,j)(i,j+1)i,j

(Ispirato dal titolo e dalla copertina di questo libro .)

Qual è la probabilità che questo grafico abbia un componente collegato infinitamente grande? Allo stesso modo, considera , il complemento dell'incorporamento planare del grafico. Qual è la probabilità che il complemento abbia un componente infinito connesso?R2∖G

Chiaramente, se tutte le diagonali puntano allo stesso modo, sia il grafico che il suo complemento hanno una componente infinita. Che ne dici di un grafico casuale uniforme del tipo sopra?


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AFAICS, il doppio grafico di qualsiasi grafico planare è collegato, quindi la tua seconda domanda è davvero se il doppio grafico è infinito? O stai parlando di una diversa nozione di doppio grafico?
— Emil Jeřábek sostiene Monica il

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Per quanto riguarda la finezza: mentre i cicli sono in particolare assenti dall'illustrazione che ispira questa domanda, il numero previsto è infinito (per ogni , i bordi in quadrati ( 2 i , 2 j ) , ( 2 i , 2 j + 1 ) , ( 2 i + 1 , 2 j ) , ( 2 i + 1 , 2 j + 1 ) formano un ciclo con probabilità 1 /i,j(2i,2j),(2i,2j+1),(2i+1,2j),(2i+1,2j+1) , indipendentemente). 1/16
— Klaus Draeger,

@ EmilJeřábek Spiacente, non intendo il doppio in senso classico - ho modificato per chiarire che intendo il complemento dell'incorporamento planare.
— Mathias Rav,

Risposte:


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La probabilità è 0

Ciò deriva dal seguente teorema (vedi Teorema 5.33 in Probabilità sui grafici di Grimmett, http://www.statslab.cam.ac.uk/~grg/books/USpgs-rev3.pdf ):

Teorema Considera la percolazione del legame su , dove ogni fronte tra i punti reticolari è aperto con probabilità 1Z2 . La probabilità che l'origine sia in un componente infinito connesso è 0.12

Possiamo ridurre da questo problema a questo problema: in pratica sono solo 2 copie disgiunte (ma dipendenti) della percolazione del legame su . Considera la configurazione D 1 in cui i bordi formano un reticolo infinito di diamanti contenenti l'origine. Se capovolgiamo tutti i bordi, otteniamo un altro reticolo infinito di diamanti D 2 . Considera l'intersezione della configurazione effettiva con D 1 e con D 2 . Ognuno di questi è esattamente il modello di percolazione del legame su Z 2 , appena ruotato di 45Z2D1D2D1D2Z2 . La probabilità che qualsiasi punto si trovi nel cluster infinito è quindi 0 (Nessun bordo in D 145∘D1può essere collegato a un bordo in ).D2

Per concludere, nota che la somma di un numero numerabile di eventi con probabilità 0 ha probabilità 0; sommare la probabilità che qualsiasi punto reticolare si trovi in ​​un cluster infinito.

(L'esistenza di componenti arbitrariamente grandi è un'aringa rossa. Si dovrebbe fissare un punto e chiedere se si trova in un componente illimitato.)


Se fissiamo l'origine e chiediamo se si trova in un componente illimitato, allora possiamo ignorare tutti i bordi in e rimaniamo con una singola istanza di percolazione del legame su Z 2 con i bordi in D 1 . Un'illustrazione utile è Bollobás e Riordan 2008, Figura 2 , ruotata di 45 gradi. D2Z2D1
— Mathias Rav,

2

Bene, ecco un primo tentativo. Osserviamo due cose importanti:

  1. Se questo grafico ha un componente collegato infinitamente grande, secondo il lemma dell'infinito di König, ha un percorso infinito e semplice.
  2. L'evento in cui il grafico ha un percorso infinito semplice è indipendente da ogni singola scelta dell'orientamento del bordo (e quindi da ogni insieme finito di scelte del bordo). Quindi è un evento di coda e secondo la legge zero-uno di Kolmogorov la probabilità è zero o uno.

Quindi è zero o uno? Non è immediatamente chiaro, anche se possiamo fare un'ipotesi, dal teorema delle "scimmie infinite con macchine da scrivere", questo grafico contiene percorsi semplici di lunghezza arbitrariamente grande con probabilità uno. Naturalmente, è necessario fare di più per dimostrare rigorosamente che in realtà ha un percorso infinito con una probabilità.


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È anche una buona idea osservare 0. L'evento in cui il grafico ha una componente infinita connessa è Borel, quindi misurabile, quindi la domanda ha senso in primo luogo. (Questo non è ovvio se riformulato con infiniti percorsi semplici.)
— Emil Jeřábek sostiene Monica il

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Ecco alcune prove empiriche deboli che la risposta è sì. Sia un grafico casuale sul reticolo 2 n + 1 × 2 n + 1 definito selezionando ciascuna diagonale in modo casuale. Ecco un diagramma delle stime di probabilità di raggiungibilità rispetto a nGn2n+1×2n+1n (ignorando i vertici che sono sempre irraggiungibili a causa della parità).

[0,1]2

n=800

Codice qui: https://gist.github.com/girving/16a0ffa1f0abb08934c2

raggiungibilità vs. $ n $


1

Aggiornare: come sottolineato nei commenti, il lemma non implica percorsi infiniti, quindi questa risposta nel complesso è sbagliata. Non sono sicuro se può essere utilizzato in un altro modo probabilistico.

La risposta è sì: esiste un percorso infinito. In effetti, esiste un percorso infinito per ogni tale grafico; la probabilità non è richiesta.

Gn×nn≥2

G sono localmente doppie, quindi un'ostruzione in una parità è una connessione nell'altra. Tuttavia, ometterò i dettagli poiché sono difficili da scrivere senza immagini e / o analisi del caso.

Se il lemma è vero, la versione infinita segue da König come notato da Joe. ( Aggiornamento: sbagliato, vedi commenti)


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(−n,0)(0,n)(0,n)(n,0)(n,0)(0,−n)(0,−n)(−n,0)n>0

Davvero, Koenig non si applica dopo tutto.
— Geoffrey Irving,

2
In particolare, credo che il lemma sia ancora valido, ma ovviamente non implica il risultato desiderato.
— Geoffrey Irving,
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