Anzahl der eindeutigen Unterschiede von ganzen Zahlen, ausgewählt aus


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Bei meiner Recherche bin ich auf folgendes Ergebnis gestoßen.

limn→∞E[#{|ai−aj|,1≤i,j≤m}n]=1
wobei und zufällig aus .m=ω(n)a1,⋯,am[n]

Ich suche eine Referenz / einen direkten Beweis.


Am MO gekreuzt


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Wenn , können Sie maximal unterschiedliche Differenzen erhalten . So dass Sie wirklich brauchen zu wachsen schneller als für diese wahr zu sein. Was ich tun würde , ist zu versuchen , die Wahrscheinlichkeit zu berechnen , dass eine Zahl ist nicht eine Differenz. m=nm(m−1)/2<n/2mndd=|ai−aj|
— Peter Shor

@Shor: danke, ich habe die Frage aktualisiert. Und tatsächlich, da , ist es einfacher, für eine bestimmte Differenz zu berechnen . E(∑xi)=∑E(xi)d
— Zhu Cao

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@ZhuCao, wenn du sagst "wähle ganze Zahlen zufällig aus ", welche Verteilung meinst du genau? Ich ging davon aus, dass es sich um eine Uniform . ma1,...,am[1,n]{1,…,n}
— USUL

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@Andras nein, das ist nicht der Fall. Wenn zum Beispiel die Zahl nicht gewählt wird (was mit einer von 0 abgegrenzten Wahrscheinlichkeit geschieht), kann die Differenz nicht auftreten und . Aber warum muss das so sein? Die Frage stellt nur die Frage, dass die Erwartung von nahe an 1 kommt, nicht, dass mit hoher Wahrscheinlichkeit gleich 1 ist. 1n−1Dn<nDn/nDn
— James Martin

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— DW

Antworten:


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Angenommen, .m=ω(n)

Fixiere ein beliebiges . Wir betrachten mit . Das Ziel besteht darin , dass mit hohen Wahrscheinlichkeit zu zeigen , ist in dem Satz von Differenzen enthalten.ϵ>0r∈[1,n]r<(1−ϵ)nn→∞r

Betrachten Sie zunächst die Menge . Die Anzahl von mit so dass mit einer Erwartung um binomial ist . Mit einer hohen Wahrscheinlichkeit von wird die Anzahl solcher mindestens , was . Dann ist (Anspruch, „links als Übung“, nicht schwer , zu zeigen) , mit hohen Wahrscheinlichkeit als , wobei der Satz hat Größe mindestens . Schreiben wir für dieses "gute Ereignis", das .A={ai:i<m/2}∩[1,ϵn]ii<m/2ai<ϵnϵm/2n→∞iϵm/4ω(n)n→∞AnG|A|≥n

Nehmen wir an, dass tatsächlich gilt, dh es gibt mindestens verschiedene Werte von kleiner als für . Man beachte, dass es für jeden solchen Wert einen Wert gibt, der genau größer ist. Betrachten Sie nun die Werte von für . Diese sind unabhängig und jeder hat eine Wahrscheinlichkeit von mindestens , sich in einem Abstand von einem Element der Menge . Die Wahrscheinlichkeit, dass sich kein Unterschied ergibt, beträgt dann höchstensGnaiϵni<m/2k∈[1,n]raii≥m/2n/n=1/nrAr(1−1/n)m/2was auf 0 als da . Tatsächlich tendiert die Wahrscheinlichkeit, dass gilt, aber kein Unterschied der Größe existiert, zu 0 als .n→∞m=ω(n)Grn→∞

Die Wahrscheinlichkeit, dass in der Menge der Differenzen enthalten ist, tendiert also (einheitlich in ) zu 1 als . Unter Verwendung der Linearität der Erwartung, Da beliebig ist, ist die Grenze wie gewünscht 1.r<(1−ϵ)nrn→∞

lim infn→∞E[#{|ai−aj|,1≤i,j≤m}n]≥1−ϵ.
ϵ

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Behandeln Sie jeden Unterschied als unabhängig im Ausdruck , und wenn ja, ist dies gerechtfertigt? 1−(1−ϵ/n)ω(n)
— Usul

@ James Oh, jetzt sehe ich, wo ich das verpasst habe . Vielen Dank. n
— Daniel Soltész,

@usul: in der Tat, entschuldigung, mein Argument war schlampig und unvollständig. Ich habe es erweitert - ich denke, es hält jetzt Wasser.
— James Martin
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