100
правок
Изменения
м
Докажем по индукции, что после <tex>i</tex>-ого шага с достаточно большой вероятностью глубина схемы будет <tex>d - i</tex>, причем наибольшая степень входа элемента на нижнем уровне не будет превосходить <tex>k_i</tex>.* База индукции верна. Глубина исходной схемы равна <tex>d</tex>, а входная степень каждого элемента равна <tex>1</tex>, что меньше <tex>k_0 = 10b.</tex>* Индукционный переход. Допустим, что после <tex>i</tex>-ого шага глубина схемы будет <tex>d - i</tex>, причем наибольшая степень входа элемента на нижнем уровне не будет превосходить <tex>k_i</tex>. Если нижний уровень схемы состоит из <tex>\land</tex> элементов, тогда уровень выше <tex>-</tex> из элементов <tex>\lor</tex>. Каждый <tex>\lor</tex> элемент можно считать <tex>k_i</tex>-ДНФ. Воспользуемся леммой. Пусть <tex>s = k_{i+1}</tex>, <tex>n~-</tex> число входов схемы, соответствующих рассматриваемому элементу <tex>\lor</tex>. Тогда в качестве <tex>t</tex> возьмем <tex>n - \frac{n}{\sqrt{n_i}}</tex>. Значит, с вероятностью не менее <tex>\left(\frac{k_i^{10}}{\sqrt{n_i}}\right) ^ {k_{i+1}/2}</tex> функцию нельзя представить в виде <tex>k_{i+1}</tex>-КНФ. Поскольку <tex>t</tex> выбиралось таким образом, то при переходе к следующему шагу число входов схемы уменьшилось в <tex>\sqrt{n_i}</tex> раз, поэтому <tex>n_i = n_0^{1/2^i}.</tex> Тогда при достаточно больших <tex>n_0</tex> верно, что <tex>\left(\frac{k_i^{10}}{\sqrt{n_i}}\right) ^ {k_{i+1}/2} = \left(\frac{k_i^{10}}{n_0^{1/2^{i+1}}}\right) ^ {k_{i+1}/2} \le \frac{1}{10n_0^b}</tex>. В итоге получаем, что <tex>k_i</tex>-ДНФ можно переписать в виде <tex>k_{i+1}</tex>-КНФ с вероятностью не менее <tex>1 - \frac{1}{10n_0^b}</tex>. Поскольку верхний уровень КНФ состоит из <tex>\land</tex> элементов, также как и уровень над КНФ, то их можно объединить, уменьшив при этом глубину схемы на <tex>1</tex>. Аналогично рассматриваем случай, когда нижний уровень схемы состоит из <tex>\lor</tex> элементов.
→Теорема
[[Файл:beforeHastadSwitchingTransformation.png|600x250px|thumb|center|Схема на <tex>i</tex>-ом шаге.]]
Докажем по индукции, что после <tex>i</tex>-ого шага с достаточно большой вероятностью глубина схемы будет <tex>d - i</tex>, причем наибольшая степень входа элемента на нижнем уровне не будет превосходить <tex>k_i</tex>. 1. База индукции верна. Глубина исходной схемы равна <tex>d</tex>, а входная степень каждого элемента равна <tex>1</tex>, что меньше <tex>k_0 ===Hastad’s switching lemma===10b.</tex> 2. Индукционный переход. Допустим, что после <tex>i</tex>-ого шага глубина схемы будет <tex>d - i</tex>, причем наибольшая степень входа элемента на нижнем уровне не будет превосходить <tex>k_i</tex>. Если нижний уровень схемы состоит из <tex>\land</tex> элементов, тогда уровень выше <tex>-</tex> из элементов <tex>\lor</tex>. Каждый <tex>\lor</tex> элемент можно считать <tex>k_i</tex>-ДНФ. Воспользуемся следующей леммой:
{{Лемма
|about=Hastad’s switching lemma
|statement=
Пусть функция <tex>f(x_1, ...,x_n)</tex> представима в виде <tex>k</tex>-[[ДНФ]], а <tex>p~-</tex> случайное назначение <tex>t</tex> случайно выбранным аргументам случайных значений. Тогда при <tex>s \ge 2</tex> верно, что: <br><tex>P[f|_p</tex> не представима в виде <tex>s</tex>-[[КНФ]]<tex>]\le\left(\frac{(n - t)k^{10}}{n}\right) ^ {s/2}</tex>, где <tex>f|_p</tex> получено при подстановке в функцию <tex>f</tex> значений из <tex>p</tex>.
'''Замечание.''' Для функции <tex>\overline{f}</tex> можно получить такой же результат, изменив КНФ на ДНФ и наоборот.
[[Файл:afterHastadSwitchingTransformation.png|600x250px|thumb|center|Схема после применения леммы.]]
