Bukti teorema Karp-Lipton


14

Saya mencoba memahami bukti teorema Karp-Lipton sebagaimana dinyatakan dalam buku "Kompleksitas Komputasi: Suatu pendekatan modern" (2009).

Secara khusus, buku ini menyatakan sebagai berikut:

Teorema Karp-Lipton

Jika NP , maka PH .P ∖ p o l y⊆ P∖halHaily =Σ2hal

Bukti: Dengan Teorema 5.4, untuk menunjukkan PH , itu sudah cukup untuk menunjukkan bahwa dan khususnya itu sudah cukup untuk menunjukkan bahwa berisi -Lengkap bahasa SAT. Π p 2 ⊆ Σ p 2 Σ p 2 Π p 2 Π 2=Σ2pΠ2p⊆Σ2pΣ2pΠ2pΠ2

Teorema 5.4 menyatakan itu

untuk setiap , jika maka PH = . Yaitu, hierarki runtuh ke tingkat engan.Σ p i = Π p ii≥1Σip=ΠipΣip

Saya gagal memahami bagaimana menyiratkan . Σ p 2 = Π p 2Π2p⊆Σ2pΣ2p=Π2p

Sebagai pertanyaan yang lebih umum: apakah ini berlaku untuk setiap , yaitu apakah menyiratkan untuk semua ?iΠip⊆ΣipΣip=Πipi≥1


Setelah beberapa saat, jika saya ingat dengan benar, kami sampai pada penjelasan yang tidak jelas: "Jika , maka kita dapat mengubah rumus dengan penjumlah menjadi satu dengan penjumlahan , yang dapat kita gunakan untuk mengubah rumus dari dari formulir \ ada ... \ forall ... \ ada ke salah satu bentuk \ ada ... \ ada ... \ forall , yang menempatkannya di \ Sigma_2 ^ p , yang meruntuhkan hierarki. Saya tidak yakin bahwa saya memahami argumen ini sepenuhnya ∀ . . . ∃ ∃ . . . ∀ Σ p 3 ∃ . . . ∀ . . . ∃ ∃ . . . ∃ . . . ∀ Σ p 2Π2p⊆Σ2p∀...∃∃...∀Σ3p∃...∀...∃∃...∃...∀Σ2p
— WardL

saran / ide lain, pernyataan matematika beralih antara subset inklusi dan kesetaraan (akui ini biasa dalam teori kompleksitas). apakah ada cara untuk tetap berpegang pada / merumuskan / merumuskan kembali dalam satu atau yang lain? fyi Karp-Lipton thm / wikipedia
— vzn

Jawaban:


8

Ingat bahwa iff . Misalkan sekarang , dan biarkan . Kemudian dan begitu dengan asumsi, menyiratkan bahwa . Dengan kata lain, , dan begitu .ˉ L ∈ Π p i Σ p i ⊆ Π p i L ∈ Π p i ˉ L ∈ Σ p i ˉ L ∈ Π p i L ∈ Σ p i Π p i ⊆ Σ p i Σ p i = Π p iL∈ΣipL¯∈ΠipΣip⊆ΠipL∈ΠipL¯∈ΣipL¯∈ΠipL∈ΣipΠip⊆ΣipΣip=Πip

Inilah sebabnya iff . Untuk konkret, kita ambil i = 3 . Menurut definisi, L ∈ Σ p 3 jika karena P-waktu predikat T , Demikian pula jika untuk beberapa predikat -waktu , ˉ L ∈ Π p i x ∈ L ⇔ ∃ | y | < | x | O ( 1 ) ∀ | z | < | x | O ( 1 ) ∃ | w | < | x | O ( 1 ) T ( x , y , z , w )L∈ΣipL¯∈Πipi=3L∈Σ3pT

x∈L⇔∃|y|<|x|O(1)∀|z|<|x|O(1)∃|w|<|x|O(1)T(x,y,z,w).
L¯∈Π3pS
x∈L¯⇔∀|y|<|x|O(1)∃|z|<|x|O(1)∀|w|<|x|O(1)S(x,y,z,w).
Namun, kedua pernyataan ini setara, seperti yang ditunjukkan oleh doa de Morgan yang sederhana, bersama dengan fakta bahwa P ditutup dengan komplementasi (ambil ).S=¬T
Dengan menggunakan situs kami, Anda mengakui telah membaca dan memahami Kebijakan Cookie dan Kebijakan Privasi kami.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.