We prove that a uniformly random automaton with $n$ states on a 2-letter alphabet has a synchronizing word of length $O(n^{1/2}\log n)$ with high probability (w.h.p.). That is to say, w.h.p. there exists a word $\omega$ of such length, and a state $v_0$, such that $\omega$ sends all states to $v_0$. Prior to this work, the best upper bound was the quasilinear bound $O(n\log^3n)$ due to Nicaud (2016). The correct scaling exponent had been subject to various estimates by other authors between $0.5$ and $0.56$ based on numerical simulations, and our result confirms that the smallest one indeed gives a valid upper bound (with a log factor). Our proof introduces the concept of $w$-trees, for a word $w$, that is, automata in which the $w$-transitions induce a (loop-rooted) tree. We prove a strong structure result that says that, w.h.p., a random automaton on $n$ states is a $w$-tree for some word $w$ of length at most $(1+\epsilon)\log_2(n)$, for any $\epsilon>0$. The existence of the (random) word $w$ is proved by the probabilistic method. This structure result is key to proving that a short synchronizing word exists.


翻译:我们证明一个单一随机的自动自动图,在2字母字母字母的字母字母上以美元为单位,以美元为单位。一个单一的随机自动图,以2字母字母字母字母字母字母的美元值计算,有一个同步的单词,其长度为$O(n ⁇ 1/2 ⁇ 2 ⁇ 3n),概率高(w.h.p.) 。也就是说,W.h.p. 存在一个单词,以美元为单位,以美元为单位,以美元为单位。在这项工作之前,最好的上层框是因Nicaud(Nicaud) 而产生的准线性(OO(n\log3n) 美元。正确的缩缩缩缩缩缩要取决于其他作者基于数字模拟的0.5美元和0.56美元之间的各种估计,我们的结果证实最小的单词确实具有有效的上限(有日志系数) 。我们的证据提出了美元树值的概念,即用美元转换成(loop-row) $($) 美元为某种单词的自动结果。

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