A conjecture on the Hall topology for the free group

Jean-Éric Pin et Christophe Reutenauer



Résumé : La topologie de Hall pour le groupe libre est la topologie la moins fine qui rend continue les morphismes de groupe du groupe libre dans un groupe fini. M. Hall Jr. a montré que tout sous-groupe finiment engendré du groupe libre est fermé pour cette topologie. Nous conjecturons que si H1, H2, ..., Hn sont des sous-groupes finiment engendrés du groupe libre, le produit H1H2... Hn est fermé. Nous discutons quelques conséquences de cette conjecture. Tout d'abord, elle permettrait de donner un algorithme simple et élégant pour calculer la fermeture d'un langage rationnel du groupe libre. Ensuite, elle entraîne une conjecture similaire pour le monoïde libre, qui est elle-même équivalente à une conjecture sur les semigroupes finis, pour la solution de laquelle J. Rhodes a offert 100$. Nous espérons que notre nouvelle conjecture donnera un nouvel éclairage à la conjecture de Rhodes.

Abstract : The Hall topology for the free group is the coarsest topology such that every group morphism from the free group onto a finite discrete group is continuous. It was shown by M. Hall Jr. that every finitely generated subgroup of the free group is closed for this topology. We conjecture that if H1, H2, ..., Hn are finitely generated subgroups of the free group, then the product H1H2... Hn is closed. We discuss some consequences of this conjecture. First, it would give a nice and simple algorithm to compute the closure of a given rational subset of the free group. Next, it implies a similar conjecture for the free monoid, which, in turn, is equivalent to a deep conjecture on finite semigroup, for the solution of which J. Rhodes has offered $100. We hope that our new conjecture will shed some light on the Rhodes's conjecture.

PostScript gzipped file, PDF file


Valid HTML 4.01!