Zakładając SETH, problemu nie da się rozwiązać w czasie dla dowolnego ϵ > 0 .O(2(1−ϵ)npoly(l))ϵ>0
Po pierwsze, pokażę, że dotyczy to bardziej ogólnego problemu, w którym i Ψ mogą być dowolnymi formułami monotonicznymi. W tym przypadku występuje wieloczynnikowa redukcja ctt od TAUT do problemu, który zachowuje liczbę zmiennych. Niech T n t ( x 0 , … , x n - 1 ) oznacza funkcję progową
T n t ( x 0 , … , x n - 1 ) = 1ΦΨTnt(x0,…,xn−1)
Użycie sieci Ajtai-Komlós-Szemerédi komparatorówT N T może być utworzona przez wielomian wielkości monotonicznej wzorze konstruowalne w czasieP°lr(n).
Tnt(x0,…,xn−1)=1⟺∣∣{i<n:xi=1}∣∣≥t.
Tntpoly(n)
Biorąc pod uwagę wzór boolowski , możemy użyć reguł De Morgana, aby zapisać go w postaci ϕ ′ ( x 0 , … , x n - 1 , ¬ x 0 , … , ¬ x n - 1 ) ,
gdzie ϕ ′ jest monotoniczny. Następnie
ϕ ( x 0 , … , x n -ϕ(x0,…,xn−1)
ϕ′(x0,…,xn−1,¬x0,…,¬xn−1),
ϕ′ jest tautologią wtedy i tylko wtedy, gdy implikacje monotoniczne
T n t ( x 0 , … , x n - 1 ) → ϕ ′ ( x 0 , … , x n - 1 , N 0 , … , N n - 1 )
są ważne dla każdego
t ≤ n , gdzie
N i = T n - 1 t (ϕ(x0,…,xn−1)Tnt(x0,…,xn−1)→ϕ′(x0,…,xn−1,N0,…,Nn−1)
t≤nNi=Tn−1t(x0,…,xi−1,xi+1,…,xn−1).
eTntte′≤ete′⊨Ni↔¬xie′⊨ϕe′⊨ϕ′(x0,…,xn−1,N0,…,Nn−1)e⊨ϕ′(x0,…,xn−1,N0,…,Nn−1)
2δnpoly(l)kkk2δn+O(knlogn√)poly(l)δ≥1
k
ϕ=⋁i<l(⋀j∈Aixj∧⋀j∈Bi¬xj),
|Ai|+|Bi|≤kinn′=n/bb≈k−1nlogn−−−−−−−−√ϕ⋀u<n′Tbtu(xbu,…,xb(u+1)−1)→⋁i<l(⋀j∈Aixj∧⋀j∈BiNj)(∗)
n′t0,…,tn′−1∈[0,b]j=bu+j′0≤j′<bNj=Tb−1tu(xbu,…,xbu+j′−1,xbu+j′+1,…,xb(u+1)−1).
We can write
Tbt as a monotone CNF of size
O(2b), hence the LHS of
(∗) is a monotone CNF of size
O(n2b). On the right-hand side, we may write
Nj as a monotone DNF of size
O(2b). Thus, using distributivity, each disjunct of the RHS can be written as a monotone DNF of size
O(2kb), and the whole RHS is a DNF of size
O(l2kb). It follows that
(∗) is an instance of our problem of size
O(l2O(kb)) in
n variables. By assumption, we may check its validity in time
O(2δn+O(kb)lO(1)). We repeat this check for all
bn′ choices of
t⃗ , thus the total time is
O((b+1)n/b2δn+O(kb)lO(1))=O(2δn+O(knlogn√)lO(1))
as claimed.
We get a tighter connection with the (S)ETH by considering the bounded-width version of the problem: for any k≥3, let k-MonImp denote the restriction of the problem where Φ is a k-CNF, and Ψ is a k-DNF. The (S)ETH concerns the constants
sks∞=inf{δ:k-SAT∈DTIME(2δn)},=sup{sk:k≥3}.
Likewise, let us define
s′ks′∞=inf{δ:k-MonImp∈DTIME(2δn)},=sup{s′k:k≥3}.
Clearly,
s′3≤s′4≤⋯≤s′∞≤1
as in the SAT case. We also have
s′k≤sk,
and the double-variable reduction in the question shows
sk≤2s′k.
Now, if we apply the construction above with constant block-size
b, we obtain
sk≤s′bk+log(b+1)b,
hence
s∞=s′∞.
In particular, SETH is equivalent to
s′∞=1, and ETH is equivalent to
s′k>0 for all
k≥3.