Algorytm do obliczania odległości między mocami

Biorąc pod uwagę coprime $a, b$ , czy możesz szybko obliczyć

min_{x, y > 0} | a^{x} - b^{y} |

$\min_{x, y > 0} |a^x - b^y|$

Tutaj są liczbami całkowitymi. Oczywiście przyjęcie daje nieciekawą odpowiedź; ogólnie, jak blisko te moce mogą się zbliżyć? Jak szybko obliczyć minimalizujące ? $x, y$ $x = y = 0$ $x, y$

ds.algorithms randomized-algorithms nt.number-theory comp-number-theory Gautam
źródło

Czy wiesz, że to nawet obliczalne?

Jeśli naprawisz , łatwo jest pokazać, że dla minimizatora . To sprowadza się do wyszukiwania jednowymiarowego.

x

$x$

y \in {⌊ x \cdot \frac{\log a}{\log b} ⌋, ⌈ x \cdot \frac{\log a}{\log b} ⌉}

$y \in \left\{ \left\lfloor x \cdot \frac{\log a}{\log b} \right\rfloor , \left\lceil x \cdot \frac{\log a}{\log b} \right\rceil \right\}$

Thomas,

Nie przesyłaj jednocześnie post-post ani przynajmniej linku do innych postów. mathoverflow.net/questions/283903/…

usul

Najpierw pomyślałem, że najlepiej byłoby użyć ciągłego ułamka i przetestować jego zbieżności, ponieważ przy tych zbieżnościach istnieją punkty w pewnym sensie optymalne przybliżenie. Potem staje się jasne, że należy użyć przynajmniej uogólnionych ciągłych frakcji, aby mieć monotoniczne malejące odległości. Po tym i skomplikowanym algorytmie z tym algorytmem brute-force był jeszcze szybszy w Pari / GP $\log(a)/\log(b)$ $(x,y)$

\\ print X,Y,d conditional X>lowboundX, Y > lowboundY, d<upperboundD
{pri1(lbX,lbY,ubd,a,b,X,Y,d)=if(X<lbX || Y<lbY || abs(d)>ubd,return(0)); 
                  print(a,"^",X,"-",b,"^",Y,"=",d)); }


{mylist(maxa=19,maxb=99,lbX=3,lbY=2,ubd=100)=print(" ");
for(a=2,maxa,for(b=a+1,maxb,
     if(gcd(a,b)>1,next()); \\ ignore trivial multiples
     X=1;Y=1;Xa=a;Yb=b;
     d=Xa-Yb;  pri1(lbX,lbY,ubd,a,b,X,Y,d);
     for(k=1,20, 
        while(d<0,Xa*=a;d=Xa-Yb;X++;pri1(lbX,lbY,ubd,a,b,X,Y,d););
        while(d>0,Nb*=b;d=Xa-Yb;Y++;pri1(lbX,lbY,ubd,a,b,X,Y,d););
        if(X>30 || Y>20, break());  \\ stop at max X=30 or Y=20 
       );
   )); }

po tym wezwaniu, mylist(100,1000,3,3,100)aby znaleźć wszystkie małe różnice w gdzie oba wykładniki wynoszą co najmniej dla wszystkich zasad i . Zaznacz tylko do i . $|d| \lt 100$ $3$ $a=2..100$ $b=(a+1) .. 1000$ $\max (X)=30$ $\max(y)=20$

Było to znacznie szybsze niż podejście z ciągłą frakcją (które również miało więcej nieuprzejmych problemów (na przykład z kompletnością rozwiązań), które są trudne do rozwiązania), chociaż jest to jakoś naiwne algo ...

Protokół (zamawiany ręcznie):

gettime();mylist(200,10 000,3,3,100);gettime() /1000.0 \\ ~ a*b/6000 sec
  (400 sec)

 2^8- 3^5= 13

 6^7-23^4= 95
 2^7- 3^4= 47

 2^7- 5^3=  3
 2^5- 3^3=  5
 3^4- 4^3= 17

---------------
 2^6- 3^4=-17

 3^5- 4^4=-13
 2^5- 3^4=-49

 2^8- 7^3=-87
(4^4- 7^3=-87)

 3^7-13^3=-10
 2^6- 5^3=-61
(4^3- 5^3=-61)
 2^5- 5^3=-93

 2^4- 3^3=-11
 3^4- 5^3=-44
 6^4-11^3=-35
15^4-37^3=-28

 3^3- 4^3=-37
 3^3- 5^3=-98
 5^3- 6^3=-91

Gottfried Helms
źródło

Algorytm do obliczania odległości między mocami

Odpowiedzi: