En las matemáticas, particularmente en la teoría de grupos, el producto libre de grupos es la construcción de un nuevo grupo a partir de una dada colección de ellos y que permite la inclusión como subgrupos a cada uno de los factores que le construyen.

Para ilustrar la construcción, más precisamente, utilicemos dos grupos G, H. Entonces su producto libre es el grupo ${\displaystyle G*H}$ que consiste en un nuevo grupo cuyos elementos tienen la forma canónica

${\displaystyle g_{1}h_{1}g_{2}h_{2}\cdots g_{r}h_{r}}$

donde los ${\displaystyle g_{i}\in G}$ y los ${\displaystyle h_{i}\in H}$ es decir los elementos de G*H son palabras reducidas de letras alternadas que son elementos de los dos grupos G y H respectivamente.

Entonces uno puede pensar que el grupo G está incluido en G*H pues trivialmente vemos que cada elemento de G es una palabra reducida en G*H, y similarmente para H.

Un ejemplo básico es el grupo libre, ${\displaystyle F_{2}}$ de rango dos; este, se puede interpretar como

${\displaystyle F_{2}=\mathbb {Z} *\mathbb {Z} }$

Otro un poco más complejo es ${\displaystyle PSL(\mathbb {Z} ,2)}$ que se interpreta como

${\displaystyle PSL(\mathbb {Z} ,2)=\mathbb {Z} _{2}*\mathbb {Z} _{3}}$

Una manera similar pero más general de construir grupos a partir de antiguos es el producto libre amalgamado, que consiste empezar con dos grupos arbitrarios A, B y un tercer C que se encuentra encajado en ambos A y B, entonces uno toma el cociente ${\displaystyle {\frac {A\star B}{N(C)}}\,}$ a partir del producto libre de A con B y haciendo módulo N(C) que es la clausura normal de C en ambos A, B.

En símbolos matemáticos se acostumbra a escribir al producto libre de A con B amalgamados por C como:

${\displaystyle A\star _{C}B}$

Ejemplos de esta construcción aparecen en el teorema de Seifert-van Kampen donde se calcula es grupo fundamental de un espacio topológico en términos de los grupos fundamentales de algunos de sus subespacios.

1. libro de Ross Geoghegan: Topological methods in group theory, GTM-243 (2008), Springer ISBN 978-0-387-74611-1.
2. panfleto de Peter Scott y Terry Wall titulado: Topological methods in group theory, London Math. Soc. Lecture Note Ser., 36, Cambridge Univ. Press (1979) 137-203. En dirección [1], en el apartado de sources for the Bass Serre theory puedes descargarlo.