28 Kapitel 2: Die Automorphismengruppe nicht kompakter MarkovshiftsBeobachtung 2.5 Ein lokal-endlicher, stark zusammenhängender Graph G = (V, E) hatgenau dann die Eigenschaft (FMDP), wenn es eine endliche Menge F ⊆ E gibt, so daßjeder doppelt-transitive Weg in G eindeutig durch sein F -Skelett festgelegt ist.Beweis: Für Graphen mit endlicher Kantenmenge wird die Behauptung trivial, indem manF := E setzt. Sei also G = (V, E) ein Graph mit |E| = ∞ und X = X G die Menge allerzweiseitig-unendlichen Wege in G.”⇐=”: Sei F E eine endliche Menge von Kanten, so daß das F -Skelett jedes doppelttransitivenWeges x ∈ DT(X) diesen eindeutig festlegt. Angenommen der Graph erfüllt dieEigenschaft (FMDP) nicht, dann gibt es unendlich viele kantendisjunkte Doppelpfade in G.Insbesondere existiert ein Doppelpfad [p; q], der keine Kante aus F enthält. Als doppelttransitiverWeg enthält x unendlich viele Abschnitte, in denen der Pfad p durchlaufen wird.Ersetzt man einen solchen Block durch den Pfad q, so bleibt der Weg doppelt-transitiv.Auch das F -Skelett ändert sich durch diese Ersetzung nicht, was einen Widerspruch zurVoraussetzung darstellt.”=⇒”: Sei P := {[p 1 ; q 1 ], [p 2 ; q 2 ], . . . , [p n ; q n ]} eine nicht mehr vergrößerbare, endlicheMenge paarweise kantendisjunkter Doppelpfade und F E die Gesamtkantenmenge allerElemente in P . Angenommen es gäbe einen doppelt-transitiven Weg x ∈ DT(X), dernicht vollständig durch sein F -Skelett festgelegt wird. Da die Kanten der Menge F in xin endlichen Abständen auftreten, erzwingt dies die Existenz eines Blockes x [i,j] (i, j ∈ Z)mit x i−1 , x j+1 ∈ F , x k /∈ F für i ≤ k ≤ j, der durch zwei verschiedene Pfade der Länge(j − i + 1) aufgefüllt werden kann. Diese müssen am Vertex t(x i−1 ) starten, bei i(x j+1 )enden und dürfen keine Kante aus F enthalten. Der von ihnen gebildete Doppelpfad istsomit kantendisjunkt zu allen Elementen der Menge P . Lemma 2.6 Ein transitiver, lokalkompakter Markovshift (X, σ) mit abzählbar unendlicherZustandsmenge sei durch den gerichteten, stark zusammenhängenden, lokal-endlichen GraphenG = (V, E) dargestellt. Existiert in G eine endliche Menge F E von Kanten, so daßjeder doppelt-transitive Punkt des Shiftraumes eindeutig durch sein F -Skelett festgelegt wird,so ist die Automorphismengruppe Aut(σ) abzählbar unendlich.Beweis: Die Menge der doppelt-transitiven Punkte DT(X) liegt dicht in dem nach Voraussetzungtransitiven Markovshift (X, σ). Jeder Automorphismus ϕ ∈ Aut(σ) ist insbesonderestetig und wird somit durch seine Wirkung auf einer dichten Teilmenge des Shifts bereitsvollständig beschrieben. Es genügt deshalb die Einschränkungen ϕ| DT(X) zu betrachten.Sei F E eine endliche Menge, wie im Lemma angegeben. Da X als lokalkompakt vorausgesetztist, sind mit den Nullzylindern 0[e] (e ∈ E) auch die Urbildmengen ϕ −1 ( 0[e])kompakt-offene Mengen. Zu einer Überdeckung durch dünne Zylinder existiert dann eineendliche Teilüberdeckung derart, daß sich die Menge ϕ −1 ( 0[e]) als endliche Vereinigung dieserZylindermengen darstellen läßt. Wählt man für alle Kanten f ∈ F eine solche Darstellungmit möglichst wenigen Zylindern:
2.1 Die Kardinalität der Automorphismengruppe 29ϕ −1 ( 0[f]) =m f⋃i=1n f,i[b f,i ]so gilt, da ϕ mit der Shiftabbildung vertauscht:ϕ( nf,i +k[b f,i ]) ⊆ k [f] =m f⋃j=1mit b f,i ∈ B(X), n f,i ∈ Zϕ( nf,j +k[b f,j ]) für alle 1 ≤ i ≤ m f und alle k ∈ ZDie Kenntnis der Zylindermengen { n f,i[b f,i ] | 1 ≤ i ≤ m f}für alle f ∈ F ermöglicht es damit,das gesamte F -Skelett eines Bildpunktes zu bestimmen. Da mit x ∈ DT(X) auch der Bildpunktϕ(x) doppelt-transitiv ist, legt dies nach Voraussetzung die Einschränkung ϕ| DT(X)und somit ϕ selbst fest.Sei M{die Menge aller möglichen } Zuordnungen µ : F → {C C(X) | C endlich} mitf ↦→ n f,1[b f,1 ], . . . , nf,mf [b f,mf ] , wobei C(X) die abzählbare Menge aller dünnen Zylinderdes Shiftraumes X ist.Obiges Argument zeigt, daß eine Zuordnung µ ∈ M höchstens einen Automorphismusϕ ∈ Aut(σ) beschreibt. Die Menge der Automorphismen läßt sich also injektiv nach Mabbilden. Da mit der Menge {C C(X) | C endlich} auch die Menge M abzählbar ist,ergibt sich die Behauptung.Als direktes Korollar aus den Lemmata 2.3 und 2.6 läßt sich eine Aussage überdie topologische Struktur der Automorphismengruppe gewinnen. Dazu betrachten wirAut(σ) als Funktionenraum, ausgestattet mit der kompakt-offenen Topologie. Diesebesteht aus beliebigen Vereinigungen endlicher Durchschnitte der SubbasismengenS(C, U) := {ϕ ∈ Aut(σ) | ϕ(C) ⊆ U}, wobei C X kompakt und U ⊆ X offen ist.Korollar 2.7 Für einen lokalkompakten, transitiven Markovshift (X, σ) mit abzählbar unendlicherZustandsmenge ist die Gültigkeit der Eigenschaft (FMDP) äquivalent dazu, daßdie kompakt-offene Topologie auf Aut(σ) diskret ist.Beweis: ”=⇒”: Mit den Bezeichnungen aus Lemma 2.6 ist jeder Automorphismusϕ ∈ Aut(σ) eindeutig durch die endlichen Zylindermengen { }n f,i[b f,i ] | 1 ≤ i ≤ m f für allef ∈ F bestimmt. Es gilt also:⋂f∈F( m⋃ fSi=1)n f,i[b f,i ], 0 [f] = ⋂ {φ ∈ Aut(σ)f∈F( m f⋃∣ φi=1) }n f,i[b f,i ] ⊆ 0 [f] = {ϕ}Jedes Element der Automorphismengruppe läßt sich damit wie gefordert als endlicher Schnittvon Subbasismengen darstellen.”⇐=”: Hat der Markovshift X = X G dagegen unendlich viele, kantendisjunkte Doppelpfade,so ist bereits die in Lemma 2.3 gefundene, überabzählbare Teilmenge derAutomorphismengruppe nicht diskret bezüglich der kompakt-offenen Topologie. Jederbeliebige endliche Schnitt von Subbasismengen legt die Wirkungsweise eines solchenAutomorphismus höchstens auf endlich vielen Doppelpfaden fest. Will man dagegen