BK 不等式(the BK inequality)
/ BK = van den Berg-Kesten /
哈里斯-FKG 不等式說遞增事件正相關——它們互相幫助。BK 不等式則捕捉「互斥發生」的相反現象:若兩個遞增事件必須「使用各自的資源」(互不相交的開放邊集)才能發生,則它們相互妨礙而非幫助,其互斥發生的機率至多為兩個機率之乘積。它是 FKG 下界的自然上界對應物,也是控制「需要許多獨立開放路徑」之事件的關鍵工具。
把「互斥發生」說精確。對組態 omega 與事件 A、B,若存在兩個互不相交的邊集,使得 omega 在第一個集上的值已保證 A、在第二個集上的值已保證 B——每個事件由其各自私有的邊見證——則稱 A 與 B 互斥發生,記為 A box B(box 算子)。范登貝赫(van den Berg)與凱斯滕(Kesten)1985 年證明,對乘積測度與遞增事件,P(A box B) <= P(A) P(B)。萊默(Reimer)1996 年進一步證明同樣的界 P(A box B) <= P(A) P(B) 對所有事件(不只遞增者)成立(BKR 不等式),這是深得多的結果。直覺是:要求互不相交的見證是真正的約束——兩事件無法共用它們在 FKG 下能共用的有益邊——所以互斥要付出代價,而代價恰是類似獨立的乘積界。
每當組態必須含數個邊不相交的結構時 BK 便不可或缺,例如兩遠點間兩條互不相交的開放路徑、或 k 條互不相交的跨越。一個經典用法是界定某頂點落在許多互不相交的開放迴路上的機率,或控制連接某區域與其補集的互不相交開放叢集數,這出現在指數衰減的證明與伯頓-基恩唯一性論證中。誠實的告誡是「互斥」這個詞:BK 界定的是 P(A box B),而非 P(A 交 B)。兩個遞增事件的普通交集走的是另一方向(FKG 給下界)。把交集與互斥發生混淆是標準錯誤;算子 box 做著本質性的工作。
令 A_k = {從原點到距離 n 存在 k 條邊不相交的開放路徑}。則由疊代 BK,P(A_k) <= P(一條到距離 n 的開放路徑)^k,它在 k 上幾何衰減。這類界正是用來說明次臨界叢集不可能有太多條獨立長臂。
互不相交的開放結構付出機率之乘積——FKG 的上界鏡像。
BK 界定的是互斥發生 A box B,而非交集 A 交 B;對遞增事件,交集服從相反的(FKG 下)界。萊默定理去掉了單調性假設,但互不相交見證的結構仍是本質性的。