Prova del problema del limite superiore della somma delle radici quadrate


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In [1], Garey et al. identificare ciò che in seguito sarebbe stato noto come la somma del problema delle radici quadrate nel corso della elaborazione della completezza NP del TSP euclideo.

Dati i numeri interi e , determinano sea1,a2,,anLa1+a2++an<L

Rilevano che non è nemmeno evidente che questo problema è in NP poiché non è chiaro quale le cifre minime di precisione sono necessari nel calcolo delle radici quadrate di confrontare sufficientemente la somma di . Tuttavia, citano un limite superiore più noto di dove è "il numero di cifre nell'espressione simbolica originale". Sfortunatamente, questo limite superiore è attribuito semplicemente a una comunicazione personale di AM Odlyzko.LO(m2n)m

Qualcuno ha un riferimento adeguato a questo limite superiore? Oppure, in assenza di un riferimento pubblicato, sarebbe utile anche uno schizzo di prova.

Nota: credo che questo limite possa essere dedotto come conseguenza di risultati più generali di Bernikel et. al. [2] da circa 2000 sui limiti di separazione per una più ampia classe di espressioni aritmetiche. Sono per lo più interessato a riferimenti più contemporanei (cioè: ciò che era noto intorno al 1976) e / o prove specializzate solo nel caso della somma delle radici quadrate.

  1. Garey, Michael R., Ronald L. Graham e David S. Johnson. " Alcuni problemi geometrici completi NP ." Atti dell'ottavo simposio annuale ACM sulla teoria dell'informatica. ACM, 1976.

  2. Burnikel, Christoph, et al. " Una separazione forte e facilmente calcolabile legata alle espressioni aritmetiche che coinvolgono i radicali ." Algorithmica 27.1 (2000): 87-99.


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Vedi anche la risposta a questa domanda cstheory.stackexchange , che dice "I progressi più notevoli verso questo problema sono di Eric Allender e dei suoi coautori, nel 2003, hanno mostrato che questo problema risiede nel 4 ° livello della Gerarchia di Conteggio. Ftp. cs.rutgers.edu/pub/allender/slp.pdf "
Neal Young

Risposte:


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Ecco uno schizzo a prova piuttosto sciatto. Sia dove . Questo è un numero algebrico di grado al massimo e altezza al massimo . Ora è facile controllare se (può essere fatto anche in - vedi questo ). Se allora è limitato da da una quantità (perché è un numero algebrico e quindi è una radice diversa da zero di un polinomio univariato) che è una funzione del grado e dell'altezza del polinomio minimo diS=i=1nδiaioδi{±1}2nH=(mun'X(un'io))nS=0TC0S00Sai2nSS00S. Sfortunatamente, la dipendenza dal grado è esponenziale nel numero di radici quadrate (e se gli sono numeri primi distinti, questo limite di grado è persino stretto, sebbene quel caso di valutazione dei segni sia facile da gestire). La precisione richiesta è dunque esponenziale del numero di radici quadrate, che è -bits per . Ora è sufficiente troncare ciascuno dei per direun'io2nSun'io210nSbit per garantire che il segno sia garantito. Ciò viene fatto facilmente tramite molti passaggi polinomiali dell'iterazione di Newton). Ora sta a verificare se la somma è positiva, che è solo un'aggiunta e quindi lineare nel numero di bit nei riepiloghi. Si noti che questo calcolo è in tempo polinomiale su una macchina BSS. Si noti inoltre che non stiamo eseguendo alcun calcolo direttamente con il polinomio minimo di stesso, che potrebbe avere enormi coefficienti e apparire brutto, lo usiamo solo per ragionare sulla precisione a cui dobbiamo troncare le radici quadrate. Per maggiori dettagli, consulta il documento di Tiwari .S


Sottovalutato perché l'unica parte di questa lunga risposta che affronta effettivamente la domanda è l'ultima riga, ed è un riferimento dal 1992 non dagli anni '70 o precedenti.
David Eppstein,

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@david Stavo solo cercando di fornire uno schizzo di prova del perché abbiamo bisogno di una precisione di 2 ^ bit per valutare le radici quadrate (@mhum lo ha chiesto ad un certo punto). Non ho familiarità con il modo in cui un tale limite è stato derivato prima del documento che ho citato (anche se sospetto che dovrebbe usare tecniche simili).
Nikhil,

Forse sono solo io, ma quando una domanda dice "So come dimostrarlo ma qualcuno può darmi un riferimento" Trovo le risposte che mostrano come dimostrarlo irritante. È come quando gli studenti in un esame danno una risposta a qualcosa di diverso da quello che è stato chiesto, sperando (invano) di ottenere un credito parziale per sapere qualcosa anche se non sapevano cosa volevi.
David Eppstein,

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Non so da dove stai citando, ma c'è un "Qualcuno ha un riferimento adeguato a questo limite superiore? O, in assenza di un riferimento pubblicato, sarebbe utile anche uno schizzo di prova". Da qualche parte nella domanda
Nikhil,

Questo mi sembra plausibilmente abbastanza vicino a ciò che avrebbe potuto essere nella comunicazione personale. Grazie. (Suppongo che avrei potuto provare a contattare direttamente Odlyzko per scoprirlo)
mum
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