组合与几何群论
增长函数
站在群的单位元处问:至多 n 步能到达多少个元素?走一步——数邻居;走两步——数能触及的一切。这个随半径 n 变化的计数就是增长函数。它记录群在你周围『展开』得有多快:稀疏的群几乎不增长,枝繁叶茂的自由群则爆炸式增长。
固定有限生成群 G 与有限对称生成集 S。增长函数为 β_S(n) = |{ g 属于 G : |g|_S ≤ n }|,即字度量中半径 n 的闭球内元素个数。(有些作者采用球面计数变体,只数字长恰为 n 的元素。)此函数依赖于 S,但其渐近行为不依赖,这正是它作为不变量有用的原因。
称两个增长函数 f 与 g 等价,若各自都被另一个的线性重标度所控制:f(n) ≤ A g(Bn + C) + D,且对称地成立。在此关系下,β_S 的等价类与生成集无关,且是拟等距不变量。这个等价类——群的增长型——正是在增长率条目中单独刻画的内容。
对 Z^2 配以标准生成元,半径 n 的球是一个菱形,约含 2n^2 + 2n + 1 个格点,故 β(n) 像 n^2 那样增长。对两个生成元的自由群 F_2,β(n) = 1 + 4·(3^n − 1)/2,像 3^n 那样增长。
Z^2 多项式增长(n^2);自由群 F_2 指数增长(3^n)。
又称
另见