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Automorfismos del gráfico de Petersen

Intento averiguar el grupo de automorfismo del gráfico de Petersen. Mi libro lleva la pista: "Demostrar que el $\tbinom{5}{2}$ pares de {1, . . . , 5} pueden ser utilizados para etiquetar los vértices de tal manera que una simple regla determine cuándo hay una arista. Para encontrar el grupo de automorfismo completo, considera el subgrupo que fija un vértice y sus tres vecinos."

En consecuencia, la regla es que hay una arista si 2 conjuntos son disjuntos. Lo que no entiendo es cómo utilizar la segunda frase de la pista para encontrar el grupo de automorfismo. No está nada claro cuál será el orden de dicho subgrupo y cómo dicho subgrupo será el grupo de automorfismo requerido.

Además, no soy muy hábil con las acciones de grupo, así que si eso tiene que ver, agradecería una explicación detallada.

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Lorin Hochstein Puntos 11816

Como cada vértice está etiquetado con un subconjunto con dos elementos de $\{1,2,3,4,5\}$ entonces cualquier permutación de $\{1,2,3,4,5\}$ va a inducir una permutación de los vértices. Además, si $\{a,b\}\cap\{c,d\}=\emptyset$ y $\sigma$ es una permutación de $\{1,2,3,4,5\}$ entonces $\{\sigma(a),\sigma(b)\}\cap\{\sigma(c),\sigma(d)\} = \emptyset$ . Es decir: esta permutación de los vértices envía vértices adyacentes a vértices adyacentes (y vértices no adyacentes a vértices no adyacentes).

Además, dos permutaciones inducen la misma permutación de los vértices si y sólo si son permutaciones idénticas (deberías demostrarlo). Esto significa que cada elemento de $S_5$ induce un automorfismo distinto del grafo.

¿Son estos todos los automorfismos, o hay más? Si $\tau$ es cualquier automorfismo, entonces componiendo con una permutación apropiada de $\{1,2,3,4,5\}$ puede suponer que el mapa fija $\{1,2\}$ lo que significa que los vértices adyacentes a $\{1,2\}$ , $\{3,4\}$ , $\{3,5\}$ y $\{4,5\}$ deben estar en correspondencia con los demás. Componiendo con una permutación apropiada (que fija $1$ y $2$ ) se puede suponer que la permutación también fija $\{3,4\}$ y componiendo de nuevo mediante una permutación adecuada, puede hacer que se fije también $\{3,5\}$ $\{4,5\}$ (de nuevo, tienes que demostrarlo). Así que te quedas con un automorfismo que fija $\{1,2\}$ y sus tres vecinos. Si puedes demostrar que esto es también dada por una permutación de $\{1,2,3,4,5\}$ entonces habrás demostrado que cada automorfismo "viene" de un elemento de $S_5$ (ya que componiendo con un automorfismo adecuado que hacer te da la identidad).

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