Czy istnieje jakaś znana obliczalna liczba transcendentalna taka, że jej ta cyfra jest obliczalna w czasie wielomianowym, ale nie w ?
cc.complexity-theory
comp-number-theory
XL _At_Here_There
źródło
źródło
Odpowiedzi:
Oto konstrukcja takiej liczby. Możesz spierać się, czy oznacza to, że taka liczba jest „znana”.
Weź dowolną funkcję z do gdzie -ta cyfra nie jest obliczalna w czasie . Taka funkcja istnieje na przykład za pomocą zwykłej techniki diagonalizacji. Interpretuj jakofa N. { 1 , 2 , … , 8 } n O ( n ) fa(n) n dziesiąta cyfra dziesiętna jakiejś liczby rzeczywistej α . Teraz dla każdegon formularza 22k , k≥1 , zmień cyfry α w pozycjach n,n+1,…,3n do 0 „s. Wynikowa liczbaβ najwyraźniej zachowuje właściwość, którą n cyfra nie jest obliczalna w O(n) czas, ale ma nieskończenie wiele bardzo dobrych przybliżeń racjonalnych, powiedzmy na zamówienie O(q−3) , w formie p/q . Następnie według twierdzenia Rothaβ nie może być algebraiczne. (To nie jest racjonalne, ponieważ ma arbitralnie długie bloki0 po obu stronach wyrusza nonzeros.)
źródło
Mówiąc bardziej ogólnie, dla dowolnej stałejk≥1 , istnieją liczby transcendentalne obliczalne w czasie wielomianowym, ale nie w czasie O(nk) .
Po pierwsze, według twierdzenia o hierarchii czasu istnieje językL0∈E nie do obliczenia w czasie O(2kn) . Możemy założyćL⊆{0,1}∗ , i możemy również założyć, że wszystkie łańcuchy w∈L mają długość podzielną przez 3 .
Po drugie, pozwólL1 być jedyną wersją L0 . Dla pewności, dla każdegow∈{0,1}∗ , pozwolić N(w) oznacza liczbę całkowitą, której reprezentacją binarną jest 1w , i umieścić L1={aN(w):w∈L0} . NastępnieL1∈P , ale L1 nie jest obliczalny w czasie O(nk) . Co więcej,L1 ma następującą właściwość: dla dowolnej m , L1 nie zawiera żadnych an takie, że 23m+1≤n<23m+3 .
Po trzecie, pozwól
Następnieα jest obliczalny w czasie wielomianowym, ponieważ możemy obliczyć jego pierwszy n bitów, sprawdzając, czy a,a2,…,an są w L1 . Z tego samego powodu nie można go obliczyć w czasieO(nk) , jak n -ty bit określa, czy an∈L1 .
Dla każdegom , pozwolić
źródło