Independent sets in graphs are sets of vertices containing no neighbors, and they represent a canonical spin system with hardcore constraints. Of particular interest is the setting of the boolean hypercube, where counting independent sets was the original motivator for Sapozhenko's famous graph container method. A modern perspective on such problems is to consider the effect of disorder, and the study of independent sets in random subgraphs of the hypercube obtained via bond percolation with parameter $p$ was initiated by Kronenberg and Spinka. They employed tools from statistical mechanics to obtain detailed information about the moments of the number of independent sets (now a random variable), and posed many interesting questions. Previous work by the authors addressed many of these questions in the regime $p \geq \frac{2}{3}$, where the behavior is relatively simple and can be modeled well by a related family of independent particles. As $p$ decreases, though, typical independent sets become larger and feature more intricate clustering behavior. In the present article we overcome many of the challenges presented by this phenomenon and analyze the model for all $p> 0.465$. We obtain a sharp in-probability approximation for the number of independent sets in the percolated hypercube in terms of explicit random variables, as well as provide a sampling algorithm. Note that this shows, curiously, that $p = \frac{1}{2}$ is not a natural barrier for this problem unlike in many other problems where it appears as a point of a phase transition. A key contribution of this work is the introduction of a new probabilistic framework to handle the clustering behavior for these low values of $p$. Although our analysis is restricted to $p > 0.465$, our arguments are expected to be helpful for studying this model at even lower values of $p$, and possibly for other related problems.


翻译:图中的独立集是指不包含相邻顶点的顶点集合,它们代表了具有硬核约束的典型自旋系统。特别令人感兴趣的是布尔超立方体的情形,其中对独立集的计数最初激发了萨波任科著名的图容器方法。此类问题的现代视角是考虑无序性的影响,克罗嫩伯格和斯平卡开创了通过参数$p$的键渗流获得的超立方体随机子图中独立集的研究。他们运用统计力学的工具获得了关于独立集数量(现为随机变量)矩的详细信息,并提出了许多有趣的问题。作者先前的工作在$p \\geq \\frac{2}{3}$的范围内解决了其中许多问题,该范围内的行为相对简单,可以通过相关的独立粒子族进行良好建模。然而,随着$p$减小,典型独立集会变得更大并呈现出更复杂的聚类行为。在本文中,我们克服了由该现象带来的诸多挑战,并对所有$p>0.465$的情形分析了该模型。我们利用显式随机变量获得了渗流超立方体中独立集数量的精确概率逼近,并提供了采样算法。值得注意的是,这奇特表明$p=\\frac{1}{2}$并非该问题的自然障碍,不同于许多其他问题中其作为相变点的出现。本工作的一个关键贡献是引入了一种新的概率框架来处理这些低$p$值下的聚类行为。尽管我们的分析仅限于$p>0.465$,但我们的论证有望有助于在更低的$p$值下研究该模型,并可能适用于其他相关问题。

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