Mewakili ATAU dengan polinomial


23

Saya tahu bahwa secara sepintas fungsi OR pada variabel dapat direpresentasikan dengan tepat oleh polinomial seperti: , yang bertingkat .x 1 , ... , x n p ( x 1 , ... , x n ) p ( x 1 , ... , x n ) = 1 - ∏ n i = 1 ( 1 - x i ) nnx1,…,xnp(x1,…,xn)p(x1,…,xn)=1−∏i=1n(1−xi)n

Tapi bagaimana saya bisa menunjukkan, apa yang tampak jelas, bahwa jika adalah polinomial yang mewakili fungsi OR dengan tepat (jadi ), lalu ?∀ x ∈ { 0 , 1 } n : p ( x ) = ⋁ n i = 1 x i deg ( p ) ≥ np∀x∈{0,1}n:p(x)=⋁i=1nxideg⁡(p)≥n


1
Apakah Anda berbicara tentang polinomial nyata? Atau polinomial modulo 2? Jika Anda ingin berbicara tentang modulo 6 (atau angka komposit lainnya), maka pertanyaannya menjadi lebih menarik.
— Igor Shinkar

Jawaban:


30

Biarkan f:{0,1}n→{0,1} menjadi fungsi boolean. Jika memiliki representasi polinomial P maka ia memiliki representasi polinomial multilinear Q derajat deg⁡Q≤deg⁡P : ganti saja daya xik , di mana k≥2 , dengan xi . Jadi kita bisa membatasi perhatian kita pada polinomial multilinear.

Klaim: The polinomial , sebagai fungsi { 0 , 1 } n → R membentuk dasar untuk ruang dari semua fungsi { 0 , 1 } n → R .{∏i∈Sxi:S⊆[n]}{0,1}n→R{0,1}n→R

Bukti: Pertama-tama kami menunjukkan bahwa polinomial bebas linear. Misalkan untuk semua ( x 1 , … , x n ) ∈ { 0 , 1 } n . Kami membuktikan dengan induksi (kuat) di | S | bahwa c S = 0 . Misalkan c T = 0 untuk semua | Tf=∑ScS∏i∈Sxi=0(x1,…,xn)∈{0,1}n|S|cS=0cT=0 , dan mari kita diberi satu set S kardinalitas k . Untuk semua T ⊂ S kita tahu dengan induksi yang c T = 0 , dan sebagainya 0 = f ( 1 S ) = c S , di mana 1 S adalah masukan yang 1 pada koordinat S .|T|<kSkT⊂ScT=00=f(1S)=cS1S1S ◻

Klaim menunjukkan bahwa representasi multilinear dari fungsi unik (memang, f bahkan tidak harus 0 / 1 -valued). Representasi multilinear unik OR adalah 1 - ∏ i ( 1 - x i ) , yang memiliki derajat n .f:{0,1}n→{0,1}f0/11−∏i(1−xi)n


26

Misalkan adalah polinomial sehingga untuk semua x ∈ { 0 , 1 } n , p ( x ) = O R ( x ) . Pertimbangkan simetri polinomial p : q ( k ) = 1px∈{0,1}np(x)=OR(x)pPerhatikan bahwa, karena fungsi OR adalah fungsi boolean simetris, kami memilikinya untukk=1,2,…,n,q(k)=1, danq(0)=0. Karenaq-1adalah polinomial non-nol, dan memiliki setidaknyan0, ia harus memiliki derajat setidaknyan. Karena itu,

q(k)=1(nk)∑x:|x|=kp(x).
k=1,2,…,nq(k)=1q(0)=0q−1nn juga harus memiliki gelar n .pn

Symmetrization sering digunakan dalam studi tentang perkiraan tingkat fungsi boolean dan kompleksitas kueri kuantum. Lihat, misalnya, http://www.math.uwaterloo.ca/~amchilds/teaching/w11/l19.pdf .


Tampak bagi saya bahwa agar bukti Anda bekerja, Anda perlu menunjukkan bahwa tingkat q paling banyak adalah tingkat p. Ini tidak jelas bagi saya. Bagaimana Anda menunjukkan ini?
— matthon

Misalkan d = deg (p). Maka q adalah jumlah derajat d polinomial, maka tingkat q paling banyak adalah d.
— Henry Yuen

3

Yuval dan Henry telah memberikan dua bukti berbeda dari fakta ini. Ini bukti ketiga.

nn

Klaim: Jika dua polinomial multinear, p dan q sama pada hypercube, maka keduanya sama di mana-mana.

{0,1}n

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.