Lời giải: Phản ví dụ tường minh của Gladkov–Pak–Zimin bác bỏ giả thuyết giường tầng (2024)
Dựng một khung giường tầng từ một đồ thị : lấy hai bản sao giống hệt của , gọi là tầng (giường dưới) và tầng (giường trên), rồi tại một tập đỉnh được chọn , thêm một cạnh "cột" thẳng đứng nối bản sao ở giường dưới với bản sao ở giường trên. Bây giờ giữ độc lập mỗi cạnh trong hai bản sao của với xác suất ; các cột luôn được giữ. Hãy hỏi: với hai đỉnh cố định và của , liệu khả năng bản sao dưới của liên thông với bản sao dưới của có ít nhất bằng khả năng nó liên thông với bản sao trên của hay không?
Pieter Kasteleyn đặt giả thuyết năm 1985 rằng câu trả lời luôn là có — ở lại cùng tầng không bao giờ nên làm giảm cơ hội đi từ điểm này tới điểm khác. Trong gần bốn mươi năm, điều này có vẻ hiển nhiên đúng đối với các nhà xác suất tới mức được mô tả là "tự hiển nhiên", dù chưa ai tìm ra được chứng minh bao quát mọi đồ thị.
Với một đồ thị liên thông và một tập con các đỉnh ngang (transversal) được chọn , đồ thị giường tầng gồm hai bản sao và (tầng và ) cùng với một cạnh cột nối với cho mỗi . Trong thấm giường tầng, mỗi cạnh của và được giữ độc lập với xác suất , còn mọi cột luôn được giữ. Giả thuyết giường tầng năm 1985 của Kasteleyn (Gladkov, Pak & Zimin 2024, Giả thuyết 1.1, gán cho Kasteleyn qua van den Berg & Kesten 2001, Chú thích 5) khẳng định rằng với mọi , , như vậy, và mọi cặp đỉnh , ta có — liên thông tới chính tầng của có xác suất ít nhất bằng liên thông tới bản sao của ở tầng khác.
Trường hợp đặc biệt được trích dẫn nhiều nhất lấy (một cột tại mọi đỉnh), nhưng phát biểu tổng quát với tập ngang tùy ý mới chính là điều Gladkov, Pak và Zimin thực sự giải quyết, và đó là phiên bản mà phản ví dụ của họ bác bỏ. Giả thuyết đã được xác minh trong một số trường hợp đặc biệt — với bánh xe, đồ thị đầy đủ, đồ thị lưỡng phân đầy đủ, đồ thị có tự đẳng cấu hoán đổi và , và với một hoặc hai đỉnh ngang — và, đáng chú ý, trong giới hạn , nhưng một chứng minh hay bác bỏ hoàn toàn tổng quát đã lảng tránh các nhà xác suất trong gần suốt bốn thập kỷ kể từ khi nó được đặt ra.
Phần còn lại của chứng minh này dựng một đồ thị tường minh, một tập ngang, và một cặp đỉnh mà bất đẳng thức thất bại tại , bác bỏ giả thuyết trong trường hợp tổng quát.
- Thấm cạnh Bernoulli
- Một quá trình ngẫu nhiên trên đồ thị trong đó mỗi cạnh được giữ độc lập ("mở") với xác suất và bị loại bỏ ("đóng") với xác suất , tạo ra một đồ thị con ngẫu nhiên.
- Đỉnh ngang / cột
- Một đỉnh trong tập được chọn được gọi là đỉnh ngang; cạnh nối hai bản sao và của nó giữa hai tầng được gọi là một cột, và các cột không bao giờ bị loại bỏ ngẫu nhiên.