Докази, що розкривають більш глибоку структуру


35

Стандартний доказ зв'язаного Черноффа (з підручника « Рандомізовані алгоритми» ) використовує функції Маркова нерівності та моменти, що генерують трохи розширення Тейлора. Нічого занадто складного, але дещо механічного.

Але є й інші докази Черноффа, які розкривають більш глибоку структуру, що визначає результат. Наприклад, є інформаційно-теоретична версія, що застосовується методом типів, на прикладі цього документу Імпальяццо та Кабанця , а також у цьому короткому дописі Санджоя Дасгупта . Ці останні докази більш "інтуїтивні", оскільки вони забезпечують узагальнення стандартного результату, а також пояснюють, звідки беруться смішні терміни в експоненті (це KL-розбіжність).

Які хороші приклади таких речей? Щоб бути більш конкретним, ось такі правила:

  1. Висловлювання повинно бути добре відомим (така річ, яку навчали б у якомусь випускницькому класі)
  2. У підручниках або стандартних довідкових матеріалах, які "звичайно" навчаються, має бути "стандартний" доказ
  3. Повинно бути альтернативним доказом, який не є настільки відомим, що НЕ є загальноприйнятим, і або доводить більш загальне твердження, або зв'язує твердження з більш глибокою математичною структурою.

Почну з двох прикладів.

  1. Чернофф зв'язаний

    • Доказ "підручника": нерівність Маркова, функції, що генерують моменти, розширення Тейлора (MR)
    • Нечасті та проникливі докази: метод типів, показник хвоста, що включає KL-розбіжність
  2. Лема Шварца-Зіппеля

    • "підручник" доказ: базовий випадок, що включає однозначний многочлен. Індукція на кількість змінних
    • "незвичайний" доказ: геометричний аргумент через Дану МошковіцПер Вогсен )

Приклад на відповідь будь-ласка.

ps Я не обов'язково маю на увазі, що слід навчати нечастому доказуванню : прямий доказ часто простіший для студентів. Але в тому сенсі, що "докази допомагають нам зрозуміти", ці альтернативні докази дуже корисні.

Відповіді:


23

Я не впевнений, що це саме те, що ви шукаєте, оскільки я бачив "незвичайне" доказ у підручниках, але: час (O (n log n) обмежений для швидкості).

  • Доказ "Підручник": встановити рандомізоване відношення повторення, довести за допомогою індукції, що воно має бажане рішення.

  • "Нечасті" докази: знайдіть просту формулу для ймовірності порівняння будь-яких двох елементів (це просто 2 / (d + 1), де d - різниця між їхніми рядами в упорядкованому порядку), і використовуйте лінійність очікувань і гармонічний ряд для обчислення очікуваної кількості пар, які можна порівняти.

Доказ у підручнику вимагає менш творчого розуміння, але нечасті докази вводять техніку, дуже корисну для аналізу інших алгоритмів, наприклад, для рандомізованих покрокових алгоритмів обчислювальної геометрії.


3
Я думаю, це працює. це приємний приклад. Ви маєте рацію, що «незвичайне» доказ є і в підручниках, але все-таки не таке поширене.
Суреш Венкат

1
Я викладаю підпільників, що є "незвичайним" доказом вже більше десяти років.
Jeffε

Я не знаю, що про це думають інші; але Джон Бентлі дав дуже елегантний аналіз часу виконання очікуваного швидкого виконання у тексті Beautiful Code. Ви також можете отримати доступ до його відео над тією ж темою <a href=" youtube.com/watch?v=aMnn0Jq0J-E"> тут </a> . Я впевнений, що це "аналіз книги" очікуваного часу виконання
Quicksort

19

Σ2p


Додаючи до цього, доказ Лаутемана значно спрощує доказ Сіпсера (1983), який Шипсер приписує Гаксу.
MS Dousti

1
Чи є посилання на "незвичайний" доказ, чи це фольклор?
MS Dousti

2
Доказ - у папері Нісан-Вігдерсон.
Lance Fortnow

2
Це добре "доказ", але в чому полягає "нове розуміння" від цього доказу? Я думаю, що доказ Лаутеманна більш яскравий. Я чогось тут пропускаю?
V Vinay

13

iaiXi±1 Xiσ=a2t2

E[(iaiXi)t]=i1,,it(j=1taij)E[j=1tXij]i1,,it(j=1t|aij|)E[j=1tXij]=i1<<imr1,,rmjrj=tj rj>0(tr1,,rm)(j=1m|aij|rj)(j=1mE[Xijrj])

rj01XiGirj0rj 1

E[(iaiXi)t]E[(i|ai|Gi)t]

2i|ai|Gia2ta2tt!/(2t/2(t/2)!)a2ttt/2

Pr[|iaiXi|>λ]<2O(t)λta2ttt/2
t=λ2/(Ca22)Cexp(Ω(λ2/a22))Xi

Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.