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双曲线集中、反集中和差异

作者 赵松, 张瑞哲



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LIPIcs公司。约兰道2022.10.pdf
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  • 19页

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作者详细信息

赵松
  • Adobe Research,美国华盛顿州西雅图
张瑞哲
  • 德克萨斯大学奥斯汀分校,德克萨斯州,美国

致谢

我们感谢匿名评论员的宝贵意见。作者要感谢彼得·布兰德和詹姆斯·雷内加对双曲多项式文献的许多有益讨论。作者要感谢尹达·李和詹姆斯·雷内加、斯科特·阿隆森鼓励我们研究这个主题。作者感谢Dana Moshkovitz对草案发表评论。

引用为获取BibTex

赵松和张瑞哲。双曲线浓度、反浓度和差异。在近似、随机化和组合优化中。算法和技术(APPROX/RANDOM2022)。莱布尼茨国际信息学论文集(LIPIcs),第245卷,第10:1-10:19页,达格斯图尔-莱布尼兹-泽特鲁姆信息学研究所(2022)
https://doi.org/10.4230/LIPIcs.APPROX/RANDOM.2022.10

摘要

切尔诺夫定界是理论计算机科学中的一个基本工具。它在随机算法设计和随机类型分析中得到了广泛的应用。差异理论在近似算法设计中有着大量的应用,它处理的是寻找集合系统的双色,从而使每个集合的着色都是平衡的。Chernoff界[Che52]表明,任何具有n个集和n个元素的集系统的随机双色都将具有高概率的差异O(√{n log n}),而Spencer的著名结果[Spe85]表明存在O(√n)差异解。双曲多项式的研究可以追溯到20世纪初,当时Gårding[Går59]用于求解偏微分方程。近年来,在控制理论、优化、实代数几何等方面发现了更多的应用。特别是Marcus、Spielman和Srivastava的突破性成果[MSS15]使用双曲多项式理论证明了与差异理论密切相关的Kadison-Singer猜想[KS59]。在本文中,我们给出了双曲多项式的一系列新结果:-我们证明了两个近似最优的双曲Chernoff界:一个是任意向量的Rademacher和,另一个是双曲锥中随机向量的Rademacher和。-我们证明了双曲反集中界。-我们将双曲Kadison-Singer定理[Brä18]推广到亚各向同性位置的向量,并证明了任意常双曲秩向量的双曲Spencer定理。经典矩阵Chernoff和差分结果基于行列式多项式,行列式是双曲多项式的特例。据我们所知,本文是第一个显示双曲多项式的集中或反集中结果的工作。我们希望我们的发现能为双曲线和差异理论提供更多的见解。

主题分类

ACM科目分类
  • 计算理论→随机性、几何和离散结构
关键词
  • 双曲多项式
  • 切诺夫界
  • 浓度
  • 差异理论
  • 反集中

韵律学

工具书类

  1. Emmanuel Abbe、Amir Shpilka和Avi Wigderson。随机擦除和错误的里德-穆勒代码。IEEE信息理论汇刊,61(10):5229-52522015。谷歌学者
  2. 拉多斯·阿达姆扎克、拉法·拉塔和拉法·梅勒。banach空间中高斯混沌的矩。《概率电子杂志》,26:1-362021年。谷歌学者
  3. 拉多斯与阿达姆扎克和帕韦·沃尔夫。具有高阶有界导数的非lipschitz函数的集中不等式。概率论及相关领域,162(3):531-5862015。谷歌学者
  4. 拉多斯·阿达姆扎克和拉法·拉塔。具有对数凹尾的对称随机变量所产生混沌的尾和矩估计。《亨利·庞加莱研究所年鉴》,概率与统计,48(4):1103-1136,2012年。网址:https://doi.org/10.1214/11-AIHP441.
  5. 鲁道夫·阿尔斯韦德和安德烈亚斯·温特。通过量子通道识别的强逆。IEEE信息理论汇刊,48(3):569-5792002。谷歌学者
  6. 卡莎·阿利沙希和米拉德·巴泽加。实稳定多项式和强瑞利过程的铺砌性质。arXiv预印本,2020。网址:http://arxiv.org/abs/2006.13923.
  7. 尼玛·阿米尼。多元匹配多项式双曲锥的谱面性。代数组合数学杂志,50(2):165-1902019。谷歌学者
  8. 尼玛·阿纳里(Nima Anari)和沙扬·奥维斯·加兰(Shayan Oveis Gharan)。强瑞利测度的kadison-singer问题及其在非对称tsp中的应用。arXiv预印本,2014年。网址:网址:http://arxiv.org/abs/11412.1143.
  9. 尼玛·阿纳里(Nima Anari)和沙扬·奥维斯·加兰(Shayan Oveis Gharan)。有效的阻力降低流、光谱薄树和不对称tsp。2015年IEEE第56届计算机科学基础年会(FOCS),第20-39页。IEEE,2015年。谷歌学者
  10. 理查德·奥恩(Richard Aoun)、马尔瓦·班纳(Marwa Banna)和皮埃尔·优素福(Pierre Youssef)。矩阵庞加莱不等式和集中度,2020年。《数学进展》第371卷。网址:http://arxiv.org/abs/1910.13797.
  11. Srinivasan Arunachalam和Penghui Yao。正谱面:几何性质、不变性原理和伪随机发生器。arXiv预印本,2021年。网址:http://arxiv.org/abs/2101.08141.
  12. 尼基尔·班萨尔。差异最小化的构造性算法。2010年IEEE第51届计算机科学基础年会,第3-10页。IEEE,2010年。谷歌学者
  13. Nikhil Bansal、Daniel Dadush、Shashwat Garg和Shachar Lovett。格拉姆施米特步行:治疗巴纳兹奇克布鲁斯的良方。2018年第50届ACM SIGACT计算理论研讨会论文集,第587-597页。谷歌学者
  14. Heinz H Bauschke、Osman Güler、Adrian S Lewis和Hristo S Sendov。双曲多项式和凸分析。加拿大数学杂志,53(3):470-4882001。谷歌学者
  15. 谢尔盖·伯恩斯坦。关于切比雪夫不等式和拉普拉斯误差公式的修正。科学年鉴。仪器保存。乌克兰,Sect。数学,1(4):38-4924。谷歌学者
  16. Aditya Bhaskara、Moses Charikar、Ankur Moitra和Aravindan Vijayaraghavan。张量分解的平滑分析。2014年第四十六届ACM计算理论研讨会论文集,第594-603页。谷歌学者
  17. 彼得·布朗登。初等对称多项式的双曲锥是谱面的。《优化快报》,8(5):1773-17822014。谷歌学者
  18. 彼得·布朗登。双曲多项式和Kadison-Singer问题。arXiv预印本,2018年。网址:http://arxiv.org/abs/1809.03255.
  19. Peter G Casazza和Janet C Tremain。Marcus/Spielman/Srivastava解决卡迪森·辛格问题的后果。《应用谐波分析的新趋势》,第191-213页。斯普林格,2016年。谷歌学者
  20. 赫尔曼·切尔诺夫。基于观测值总和的假设检验的渐近效率度量。《数理统计年鉴》,第493-507页,1952年。谷歌学者
  21. 迈克尔·科恩。改进了高秩矩阵和的谱稀疏和Kadison-Singer。在班夫国际数学创新与发现研究站。https://open.library.ubc.ca/cIRcle/collections/48630/items/1.0340957, 2016.
  22. Kevin P Costello、Terence Tao和Van Vu。随机对称矩阵几乎肯定是非奇异的。杜克数学杂志,135(2):395-4132006。谷歌学者
  23. 丹尼尔·达杜什(Daniel Dadush)、姜浩天(Haotian Jiang)和维克托·里斯(Victor Reis)。矩阵差异的一个新框架:通过镜像下降的部分着色边界。arXiv预印本,2021年。网址:http://arxiv.org/abs/2111.03171.
  24. Daniel Dadush、Aleksandar Nikolov、Kunal Talwar和Nicole Tomczak-Jaegermann。在任何规范中平衡向量。2018年IEEE第59届计算机科学基础年会(FOCS),第1-10页。IEEE,2018年。谷歌学者
  25. 罗恩·埃尔丹和莫希特·辛格。凸集合中差异最小化的有效算法。随机结构与算法,53(2):289-3072018。谷歌学者
  26. 保罗·埃尔德斯。关于littlewood和offord的引理。美国数学学会公报,51(12):898-9021945。谷歌学者
  27. 拉尔斯·戈丁。常系数线性双曲型偏微分方程。《数学学报》,85:1-621951年。谷歌学者
  28. 拉尔斯·戈丁。双曲多项式的一个不等式。《数学与力学杂志》,第957-965页,1959年。谷歌学者
  29. Ankit Garg、Yin Tat Lee、Zhao Song和Nikhil Srivastava。矩阵扩展器切尔诺夫界限,2018年。在STOC中。网址:http://arxiv.org/abs/1704.03864.
  30. 沙扬·奥维斯·加兰(Shayan Oveis Gharan)。卡迪森·辛格猜想及其扩展的证明,2015年。谷歌学者
  31. 西德尼·戈尔登。亥姆霍兹函数的下界。物理评论,137(4B):B11271965。谷歌学者
  32. 奥斯曼·居勒。凸规划的双曲多项式和内点方法。运筹学数学,22(2):350-3771997。谷歌学者
  33. 列奥尼德·古尔维茨。隐藏在双曲多项式和相关主题中的组合数学。arXiv预印本,2004年。网址:http://arxiv.org/abs/math/0402088.
  34. 列奥尼德·古尔维茨。用双曲多项式逼近范德瓦尔登/schrijver-valiant-like猜想:更清晰的边界、更简单的证明和算法应用。2006年第三十八届ACM计算理论研讨会论文集,第417-426页。谷歌学者
  35. 列奥尼德·古尔维茨。范德瓦尔登/施里杰弗-类有效猜想和稳定(又称双曲线)齐次多项式:一个定理。arXiv预印本,2007年。网址:http://arxiv.org/abs/0711.3496.
  36. J William Helton和Victor Vinnikov。集合的线性矩阵不等式表示。纯数学和应用数学交流:Courant数学科学研究所发行的期刊,60(5):654-6742007。谷歌学者
  37. 瓦西利·霍夫丁。有界随机变量和的概率不等式。《瓦西利·霍夫丁作品集》,第409-426页。斯普林格,1994年。谷歌学者
  38. Samuel B Hopkins、Prasad Raghavendra和Abhishek Shetty。矩阵与量子通信的差异。arXiv预印本,2021年。网址:http://arxiv.org/abs/2110.10099.
  39. L霍曼德。线性偏微分算子的分析ii。格兰德伦,2571983年。谷歌学者
  40. 何佳、阿迪蒂·拉德哈、尹达·李和桑托什·S·万帕拉。将各向同性和体积减少到KLS:O^*(n³ψ²)体积算法。arXiv预印本,2020。网址:http://arxiv.org/abs/2008.02146.
  41. 理查德·卡迪森和伊萨多·辛格。纯态的扩展。《美国数学杂志》,81(2):383-4001959年。谷歌学者
  42. N.V.Krylov公司。关于完全非线性二阶椭圆方程的一般概念。美国数学学会汇刊,347(3):857-8951995。谷歌学者
  43. Mario Kummer、Daniel Plaumann和Cynthia Vinzant。双曲多项式、交错线和平方和。数学规划,153(1):223-2452015。谷歌学者
  44. Rasmus Kyng、Kyle Luh和Zhao Song。2020年,四个偏差足以满足秩1矩阵。数学进展。网址:http://arxiv.org/abs/1901.06731.
  45. Rasmus Kyng和赵松。2018年,来自几个随机生成树的强瑞利分布和谱稀疏器的矩阵chernoff界。在FOCS中。网址:http://arxiv.org/abs/1810.08345.
  46. 拉法·拉塔。高斯混沌的矩和尾的估计。概率年鉴,34(6):2315-23312006。谷歌学者
  47. Lap Chi Lau和Hong Zhou。网络设计的谱方法。第52届ACM SIGACT计算机理论年会(STOC)会议记录,第826-8392020页。谷歌学者
  48. 彼得·德拉克斯。微分方程、差分方程和矩阵理论。技术报告,纽约大学,纽约,原子能委员会计算与应用,1957年。谷歌学者
  49. 米歇尔·勒杜和米歇尔·塔拉格兰德。巴拿赫空间中的概率:等周和过程。施普林格科学与商业媒体,2013年。谷歌学者
  50. 约瑟夫·莱赫。高斯混沌的力矩。《概率研究》第四十三卷,第327-340页。施普林格,2011年。谷歌学者
  51. 阿维·利维(Avi Levy)、哈里申德拉·拉马达斯(Harishchandra Ramadas)和托马斯·罗斯沃斯(Thomas Rothvoss)。通过乘法权重更新方法最小化确定性差异。在整数规划和组合优化国际会议上,第380-391页。施普林格,2017年。谷歌学者
  52. 阿德里安·刘易斯、巴勃罗·帕里洛和莫塔库里·拉马纳。这个松散的猜测是正确的。美国数学学会学报,133(9):2495-24992005。谷歌学者
  53. 约翰·爱登索·利特尔伍德(John Edensor Littlewood)和阿尔伯特·西里尔·奥福德(Albert Cyril Offord)。关于随机代数方程的实根数(iii)。Rec.数学。[Mat.Sbornik]N.S.,12(3):277-2861943年。谷歌学者
  54. Shachar Lovett和Raghu Meka。通过在边缘行走来最小化建设性差异。SIAM计算机杂志,44(5):1573-15822015。谷歌学者
  55. 莱斯特·麦基(Lester Mackey)、迈克尔·乔丹(Michael I Jordan)、理查德·陈(Richard Y Chen)、布伦丹·法雷尔(Brendan Farrell)和乔尔·特罗普(Joel A Tropp)。矩阵集中不等式的交换对方法。《概率年鉴》,42(3):906-9452014。谷歌学者
  56. Adam W Marcus、Daniel A Spielman和Nikhil Srivastava。交错族II:混合特征多项式和Kadison-Singer问题,2015年。网址:http://arxiv.org/abs/1306.3969.
  57. Adam W Marcus、Daniel A Spielman和Nikhil Srivastava。交错族IV:所有大小的二部ramanujan图。SIAM计算机杂志,47(6):2488-25092018。谷歌学者
  58. Adam W Marcus和Nikhil Srivastava。2016年卡迪森·辛格问题的解决方案。《当代数学发展》。网址:http://arxiv.org/abs/1712.08874.
  59. 吉里·马图塞克。几何差异:图解指南,第18卷。Springer科学与商业媒体,2009年。谷歌学者
  60. 拉胡·梅卡。分歧和击败工会束缚。在Windows上的理论研究博客。https://windowsontheory.org/2014/02/07/dispancy-and-beating-the-union绑定/, 2014.
  61. Raghu Meka、Oanh Nguyen和Van Vu。独立随机变量多项式的反集中。计算理论。arXiv预印本,2017年。网址:http://arxiv.org/abs/1507.00829.
  62. Raghu Meka和David Zuckerman。多项式阈值函数的伪随机生成器。SIAM计算机杂志,42(3):1275-13012013。谷歌学者
  63. 斯坦尼斯拉夫·明斯克。关于自共轭算子bernstein不等式的一些推广。《统计与概率快报》,127:111-1192017年。谷歌学者
  64. 托·米克勒巴斯特和莱文特·图内尔。基于原对偶度量的凸优化内点算法。arXiv预印本,2014年。网址:http://arxiv.org/abs/1411.2129.
  65. Simone Naldi和Daniel Plaumann。双曲规划中的符号计算。代数及其应用杂志,17(10):18501922018。谷歌学者
  66. 阿萨夫·纳尔(Assaf Naor)、什拉瓦斯·拉奥(Shravas Rao)和奥德·雷格夫(Oded Regev)。具有有界矩的马尔可夫链的集中。《亨利·庞加莱研究所年鉴》,概率与统计,第56卷,第2270-2280页。亨利·彭加莱研究所,2020年。谷歌学者
  67. Ryan O'Donnell、Rocco A Servedio和Li-Yang Tan。愚弄多面体。2019年第51届ACM SIGACT计算机理论研讨会论文集,第614-625页。谷歌学者
  68. 罗伯托·伊姆布泽罗·奥利维拉。具有独立边的随机图中邻接矩阵和拉普拉斯算子的集中。arXiv预印本,2009年。网址:http://arxiv.org/abs/0911.0600.
  69. 普拉萨德·拉加文德拉(Prasad Raghavendra)、尼克·莱德(Nick Ryder)、尼基尔·斯利瓦斯塔瓦(Nikhil Srivastava)和本杰明·维茨(Benjamin Weitz)。双曲锥谱面表示的指数下界。第三十届ACM-SIAM离散算法年会论文集,第2322-2332页。SIAM,2019年。谷歌学者
  70. 维克托·里斯(Victor Reis)和托马斯·罗斯沃斯(Thomas Rothvoss)。lebesgue空间中的向量平衡。arXiv预印本,2020年。网址:http://arxiv.org/abs/2007.05634.
  71. 詹姆斯·雷内加。双曲程序及其导数松弛。计算数学基础,6(1):59-792006。谷歌学者
  72. 詹姆斯·雷内加。一般凸优化的“高效”次梯度方法。SIAM优化杂志,26(4):2649-26762016。谷歌学者
  73. 詹姆斯·雷内加。双曲规划的加速一阶方法。数学规划,173(1-2):1-352019。谷歌学者
  74. 詹姆斯·雷内加。个人交流,2019。谷歌学者
  75. 詹姆斯·雷内加和穆蒂亚拉·桑贾哈。半定和双曲规划的多项式仿射尺度方法。arXiv预印本,2014年。网址:http://arxiv.org/abs/1410.6734.
  76. 托马斯·罗斯沃斯。凸集的构造性差异最小化。SIAM计算期刊,46(1):224-2342017。谷歌学者
  77. 马克·鲁德尔森。各向同性位置的随机向量。功能分析杂志,164(1):60-721999。谷歌学者
  78. 马克·鲁德尔森和罗曼·弗什宁。大矩阵抽样:一种通过几何函数分析的方法。美国医学会杂志(JACM),54(4),2007年。谷歌学者
  79. 马克·鲁德尔森和罗曼·弗什宁。Hanson-wright不等式与亚高斯浓度。《概率电子通信》,2013年第18期。谷歌学者
  80. 詹姆斯·桑德森。半正定锥的一阶导数松弛的谱面表示。《优化快报》,12(7):1475-14862018。谷歌学者
  81. 詹姆斯·桑德森。通过双曲线优化证明多项式的非负性。SIAM应用代数和几何杂志,3(4):661-6902019年。谷歌学者
  82. 赵松和张瑞哲。双曲线集中、反集中和差异,2020年。网址:http://arxiv.org/abs/2008.09593.
  83. 乔尔·斯宾塞。六个标准偏差就足够了。美国数学学会学报,289(2):679-7061985。谷歌学者
  84. 科林·汤普森。不等式及其在统计力学中的应用。数学物理杂志,6(11):1812-18131965。谷歌学者
  85. 乔尔·特罗普(Joel A Tropp)。随机矩阵和的用户友好尾部界限。计算数学基础,12(4):389-4342012。谷歌学者
  86. 乔尔·特罗普(Joel A Tropp)。矩阵集中不等式简介。机器学习的基础和趋势,8(1-2):1-230,2015。谷歌学者
  87. 乔尔·特罗普(Joel A Tropp)。二阶矩阵集中不等式。应用和计算谐波分析,44(3):700-7362018。谷歌学者
  88. 罗曼·弗什宁。随机张量的集中不等式。伯努利,26(4):3139-3162020。谷歌学者
  89. 张瑞哲和张欣芝。Anari、Oveis Gharan和Kyng、Luh、Song的真正稳定概括。手稿,2021年。谷歌学者
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