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¿Números que son "Provablemente Difíciles de Calcular"?

Recordamos que un número computable $\alpha \in \mathbb{R}$ satisface lo siguiente: existe una función computable $f$ tal que, dado cualquier límite de error racional positivo, $f$ produce un número racional $q=f(\epsilon)$ satisfaciendo $\vert \alpha -q \vert < \epsilon$ .

¿Existen formulaciones de computabilidad que proporcionen límites definitivos al tiempo de ejecución de $f$ ? Por ejemplo, se podría preguntar para qué números reales $\alpha$ existe una función computable $f$ que devuelve el primer $n$ dígitos de $\alpha$ (o alguna precisión equivalente, para resolver el problema del redondeo) en $O(n)$ tiempo.

Mi pregunta es la siguiente: ¿hay ejemplos de números computables $\alpha$ para el que se sabe que ningún algoritmo para calcular $\alpha$ puede devolver un $n$ -aproximación a $\alpha$ en $O(\phi(n))$ tiempo, para una función fija $\phi$ ? Tales números serían, intuitivamente, "probadamente difíciles de calcular".

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sewo Puntos 58

El teorema de la jerarquía temporal muestra cómo construir subconjuntos de $\mathbb N$ que son (casi) arbitrariamente difíciles de decidir. Si se toma un subconjunto de este tipo $A$ y definir $\alpha$ para que sus dígitos binarios estén dados por si sus posiciones están en $A$ o no, tienes un número que es "probadamente difícil de calcular".

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Brian Duff Puntos 121

Efectivamente, puedes pedir límites en el tiempo de ejecución. En el ámbito en el que estoy trabajando actualmente, este tipo de requisito se utiliza para definir un entorno conveniente en el que declarar los resultados. Dos tipos de aproximación son útiles:

  • obteniendo $n$ dígitos en tiempo polinómico en $n$ por ejemplo este documento
  • obteniendo $\log n$ dígitos en tiempo polinómico en $n$ este requisito equivale a decir que $e^\alpha$ tiene un esquema de aproximación en tiempo totalmente polinómico o es " aproximable de forma eficiente "

Para responder a su última pregunta: sí, el teorema de la jerarquía temporal te dará todas las funciones difíciles de calcular que quieras.

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Mi edición fue por un error tipográfico trivial.... Hace décadas, Scientific American publicó un artículo completo sobre " $\Omega$ -números" y máquinas de Turing, que creo que está dentro de este tema, pero no recuerdo mucho específicamente.

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Mark Puntos 186

¿Está definiendo el número en términos de un algoritmo determinado o de su resultado? Si es esto último, sospecho que no se conoce ningún número no trivial. Véase https://cstheory.stackexchange.com/questions/9840/what-are-some-problems-where-we-know-we-have-an-optimal-algorithm

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