Burnside引理与Pólya计数
前置知识 1.群 2.置换 3.置换群 问题背景 求解等价染色问题。(本质相同) 比如用k种颜色给一个2*2的方格染色,并认为旋转后相同的方案是本质相同的。 求有多少本质不同的方案。 Burnside引理 上面的问题也就是在求等价类个数了。 这个问题中,置换群就是恒等置换,转90,转180,转270。 先给出式子,将在后面证明。 等 价 类 个 数 = ∑ C ( f ) ∣ G ∣ 等价类个数 = \frac {\sum C(f)} {|G|} 等 价 类 个 数 = ∣ G ∣ ∑ C ( f ) 其中C(f)为对于置换f,满足 c ⋅ f = c c \cdot f = c c ⋅ f = c 的着色方案(也简称着色,将置换f作用在c上)c个数(不动点个数)。 ∣ G ∣ |G| ∣ G ∣ 为置换群的大小(阶)。 证明 定义 G ( c ) G(c) G ( c ) 为着色c的稳定核,是置换群的子集。其中的置换f满足 c ⋅ f = c c \cdot f = c c ⋅ f = c 由定义我们有 ∑ C ( f ) = ∑ G ( c ) \sum C(f) = \sum G(c) ∑ C ( f ) = ∑ G ( c ) 即总的不动着色 - 置换 ( c , f ) (c, f) ( c , f ) 对数相等。 现在我们通过改变右式来证明burnside定理。