Randomisierte Identitätsprüfung für hochgradige Polynome?


9

Sei ein variables Polynom, das als arithmetische Schaltung der Größe poly , und sei eine Primzahl.n ( n ) p = 2 Ω ( n )fn(n)p=2Ω(n)

Können Sie testen, ob über identisch ist , mit der Zeit und der Fehlerwahrscheinlichkeit , auch wenn der Grad nicht ist a priori begrenzt? Was ist, wenn univariat ist?Z p Poly ( n ) ≤ 1 - 1 / Poly ( n ) ffZ.ppoly(n)≤1- -1/.poly(n)f

Beachten Sie, dass Sie effizient testen können, ob als formaler Ausdruck identisch Null ist , indem Sie Schwartz-Zippel auf ein Feld mit der Größe anwenden , da der maximale Grad von beträgt .f f 2 | f |22|f|f2|f|


Wenn Sie keine Grenzen für den Grad haben, gibt es dann kein Polynom, das eine bestimmte Funktion realisiert?
— Peter Shor

@ PeterShor: Das OP hat eine Grenze für den Abschluss; es kann nicht mehr als 2 bis [die Anzahl der Tore in seinf].

Ich denke, der entscheidende Punkt dieser Frage ist, dass das Feld GF (p) weder groß genug ist, um mit dem Schwartz-Zippel-Lemma einen randomisierten Polynom-Zeit-Algorithmus auf Standardweise zu konstruieren, noch klein genug (wie GF (2)). ) Arithmetisierung verwenden, um eine Reduktion aus SAT auf standardmäßige Weise zu konstruieren.
— Tsuyoshi Ito

1
Im univariaten Fall wird gefragt, ob f teilt , was in einem größeren Feld überprüft werden kann, wenn dies hilft. Ich bin mir nicht sicher, ob dies auf multivariate verallgemeinert wird. xp−1f
— Geoffrey Irving

1
@GeoffreyIrving Danke! Ist es einfach, effizient zu überprüfen wenn f als Schaltung gegeben ist? (xp- -1)|ff
— user94741

Antworten:


8

Mir ist nicht genau klar, was die Eingabe des Problems ist und wie Sie die Einschränkung . Unter jeder vernünftigen Formulierung lautet die Antwort jedoch für multivariate Polynome Nein, es sei denn, NP = RP, aufgrund der Reduktion unten.p=2Ω(n)

Bei einer Primzahl in binärer und einer booleschen Schaltung C (wlog unter Verwendung von nur ∧ und ¬ Gates) können wir in Polynomzeit eine arithmetische Schaltung C q so konstruieren, dass C unbefriedigend ist, wenn C q ein Polynom mit identischer Null über F q as berechnet folgt: übersetze a ∧ b mit a b , ¬ a mit 1 - a und eine Variable x i mit x q - 1 iqC.∧¬C.qC.C.qF.qein∧beinb¬ein1- -einxichxichq- -1(was durch eine Schaltung der Größe durch wiederholtes Quadrieren ausgedrückt werden kann ).Ö(Log⁡q)

Wenn eine Primzahl ist (was meiner Meinung nach nicht wirklich wichtig ist) und ausreichend groß ist, können wir die Reduktion sogar univariat machen: Ändern Sie die Definition von C p so, dass x i mit dem Polynom f i ( x ) = (übersetzt wird) ( x + i ) ( p - 1 ) / 2 + 1 ) p - 1 . Einerseits ist f i ( a ) ∈ { 0 ,q=pC.pxich

fich(x)=((x+ich)(p- -1)/.2+1)p- -1.
für jedes a ∈ F p , wenn also C nicht erfüllbar ist, dann ist C p ( a ) = 0 für jedes a . Nehmen wirandererseits an, dass C erfüllbar ist, sagen wir C ( b 1 , … , b n ) = 1 , wobei b i ∈ { 0 , 1 } ist . Beachten Sie, dass f i ( a ) = { 1fich(ein)∈{0,1}}ein∈F.pC.C.p(ein)=0einC.C.(b1,…,bn)=1bich∈{0,1}} Wir haben alsoCp(a)=1,wenna∈Fp soist, dass a+i ein quadratischer Rest ist 
fich(ein)={1wenn ein+ich ist ein quadratischer Rest (einschließlich 0),0wenn ein+ich ist ein quadratischer Rückstand.
C.p(ein)=1ein∈F.p für jedes i = 1 , … , n . Corollary 5 inPeraltaimpliziertdass solche eine existiert immer für p ≥ ( 1 + o ( 1 ) ) 2 2 n n 2 .
ein+ich ist ein quadratischer Rest ⟺bich=1
ich=1,…,neinp≥(1+Ö(1))22nn2

Die univariate Reduktion funktioniert auch für Nicht-Prim- , solange sie ungerade ist (und man kann wahrscheinlich Potenzen von 2 auf andere Weise handhaben ). Anstelle der Konstanten 1 , … , n kann man eine beliebige feste Folge von n verschiedenen Elementen des Feldes nehmen; Das erforderliche a existiert wieder, wenn q ≥ 2 2 n n 2 nach im Wesentlichen demselben Argument wie in Peraltas Aufsatz (die eigentliche Arbeit ist in Weils Bindung an Zeichensummen, die für alle endlichen Felder gilt). q21,…,nneinq≥22nn2
— Emil Jeřábek

Ah, ja: Wenn , können wir F 2 -linear unabhängig { a i : i = 1 , … , n } ⊆ F q fixieren und x i mit T ( a i x ) übersetzen , wobei T ( x ) = ∑ j < k x 2 j ist die Spur von F q / F.q=2k≥2nF2{ai:i=1,…,n}⊆FqxiT(aix)T(x)=∑j<kx2j . Fq/F2
— Emil Jeřábek
Durch die Nutzung unserer Website bestätigen Sie, dass Sie unsere Cookie-Richtlinie und Datenschutzrichtlinie gelesen und verstanden haben.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.