-coloring o siatka jest funkcją . Uszkodzony prostokąt w jest krotką spełniającą - to znaczy dokładnie trzy rogi prostokąta są tego samego koloru.m × n( i , i ′ , j , j ′ ) C ( i , j ) = C ( i ′ , j ) = C ( i , j ′ ) ≠ C ( i ′ , j ′ )
Interesuje mnie następujące pytanie:
W zależności od , ile istnieje kolorów- (dla siatek dowolnego rozmiaru), które unikają duplikatów wierszy, duplikatów kolumn i połamanych prostokątów?k
Jak dotąd wiem, że odpowiedź jest skończona, a najlepszą górną granicą, jaką mogę udowodnić, jest (patrz poniżej).
Zwrócę też uwagę, że jest to inne pytanie niż to, o którym Gasarch często mówił na swoim blogu (i w tym artykule ). Chce unikać wszystkich monochromatycznych prostokątów, podczas gdy nie mam nic przeciwko monochromatycznym prostokątom, to tylko te „zepsute”, których chcę uniknąć.
Jaka jest motywacja? W kryptografii rozważamy problem Alicji (która ma ) i Boba (który ma ) uczących się dla uzgodnionej funkcji , w taki sposób, że uczą się nie więcej niż . Można skojarzyć naturalnie z tabeli 2-wymiarowe, a więc barwnik siatki. Istnieją charakterystyki dla tego rodzaju problemu o następującej formie (ale z inną notacją): „ ma jakąś kryptograficznie interesującą właściwość wtedy i tylko wtedy, gdy zawiera łamany prostokąt”. Przykłady podano w Kilian91 i BeimelMalkinMicali99 .y f ( x , y ) f f ( x , y ) f f f
Więc ten problem pojawił się w niektórych ustawieniach kryptografii, które badałem. Dla moich celów wystarczyło wiedzieć, że istnieje skończona liczba kolorów siatki, które pozwalają uniknąć połamanych prostokątów i zduplikowanych wierszy / kolumn. Ale myślałem, że sam problem kombinatoryczny jest interesujący i uważam, że lepsze granice powinny być możliwe.
Najlepsza granica, jaką mogę udowodnić: Zdefiniuj i ; stąd. Po pierwsze, można udowodnić, że jeśli jest zabarwiającym z co najmniej rzędami, to albo ma zduplikowany rząd lub łamany prostokąt. Symetrycznie można pokazać to samo w odniesieniu do kolumn. (Dowód jest dość prosty, wynikający z zasady szuflady na # kolorów.) Z tego wiemy, że kolory, o które dbamy, mają wymiary mniejsze niż , i możemy uzyskać bardzo luźna górna granica takich kolorów.R ( k ) = k ⋅ R ( k - 1 ) R ( k ) = 1,5 k ! C k R ( k ) R ( k ) × R ( k ) k R ( k ) 2
Myślę, że można to poprawić na dwa sposoby: Po pierwsze, uważam, że optymalna wartość wynosi . Poniżej znajduje się (zdefiniowana rekurencyjnie) rodzina kolorystyczna, w której to kolorowanie o rozmiarze które pozwala uniknąć tych zabronionych funkcji:2 k - 1 + 1 C k k 2 k - 1 × 2 k - 1
Uważam, że są to największe kolory, które unikają tych zakazanych struktur.
Po drugie , nawet jeśli można poprawić ograniczenie opisane powyżej, nadal mamy fakt, że jest bardzo grubą granicą dla całkowitej liczby zabarwień. Zlicza to wszystkie możliwe kolory siatki , z których duża część prawdopodobnie ma zabronione cechy.k R ( k ) 2 R ( k ) × R ( k )
źródło