Pour un oracle aléatoire R, BPP est-il égal à l'ensemble des langages calculables dans P ^ R?


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Eh bien, le titre dit à peu près tout. La question intéressante ci-dessus a été posée par le commentateur Jay sur mon blog (voir ici et ici ). J'imagine à la fois que la réponse est oui et qu'il existe une preuve relativement simple, mais je ne pouvais pas la voir à la légère. (Très grossièrement, cependant, on pourrait essayer de montrer que, si un langage dans PR n'était pas dans BPP , alors il doit avoir des informations mutuelles algorithmiques infinies avec R , auquel cas il ne serait pas calculable. De plus, notez cette direction est triviale: les langages calculables dans contiennentPR certainement B P P. ) BPP

Notez que je ne pose pas de question sur la classe AlmostP , qui se compose des langages qui sont en PR pour presque tous les R (et qui sont bien connus pour égaler BPP ). Dans cette question, nous avons d' abord fix R , puis regardez l'ensemble des langues calculables dans PR . D'autre part, on pourrait essayer de montrer que, si une langue dans PR est calculable, même pour un fixe oracle aléatoire R , alors , en fait , que la langue doit être en AlmostP .

Une question étroitement liée est de savoir si, avec la probabilité 1 sur un oracle aléatoire R , nous avons

AM=NPRComputable.

Si oui, alors nous obtenons la conséquence intéressante suivante: si P=NP , alors avec la probabilité 1 sur un oracle aléatoire R , les seules langues témoins de la séparation d'oracle PRNPR sont des langues non calculables.


Réponses:


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Oui.

Tout d'abord, comme il m'a fallu une minute pour le comprendre moi-même, permettez-moi de formaliser la différence entre votre question et ; c'est l'ordre des quantificateurs. A l m o s t P : = { L : P r R ( L P R ) = 1 } , et le résultat auquel vous faites allusion est LAlmostPAlmostP:={L:PrR(LPR)=1} . Si j'ai bien compris, vous demandez si P r R ( LLLBPPPrR(LPR)=1 .PrR(LLPRCOMPLBPP)=PrR(PRCOMP=BPP)=1

Considérer

.p:=1PrR(PRCOMP=BPP)=PrR(LPRCOMPBPP)

Par l'union lié, le est supérieur délimité par- Σ L C O M P P r R ( L P RB P P ) . (Notez que cette dernière somme est dénombrable.) Maintenant, par la loi 0-1 - qui s'applique puisque toutes les déclarations pertinentes ne changent pas si nous changeons R beaucoup - chaque probabilité individuelle dans cette somme est soit 0 soit 1. Si le réponse à votre question est non, alors p = 1 , donc il doit y avoir un L C O M P tel quepLCOMPPrR(LPRBPP)Rp=1LCOMP . Mais celacontradiction le fait que A l m o s t P = B P P .PrR(LPRBPP)=1AlmostP=BPP

Mise à jour le 10 octobre 2014 : Comme indiqué dans le commentaire par Emil Jeřábek, le même argument vaut pour par rapport à N P R , puisque nous savons aussi que A l m o s t N P = A M .AMNPRAlmostNP=AM

Il souligne également que nous n'avons rien utilisé à propos de autre que c'est une classe dénombrable qui contient B P P (resp., A M ). Donc, la "conclusion intéressante" dans l'OQ s'applique en fait à toute classe dénombrable de langues C qui contient A M : si P = N P , les "seules" langues qui témoignent de la séparation d'oracle P RN P R sont en dehors de CCOMPBPPAMCAMP=NPPRNPRC. Mais cette dernière affirmation me semble quelque peu trompeuse (cela donne l'impression que, pour tout nous pourrions considérer C = A M{ L 0 } , et ainsi "montrer" qu'aucun L 0 ne réalise N P RP R , contredire le théorème bien connu). Au contraire, en l'écrivant symboliquement, nous avons montré:L0C=AM{L0} L0NPRPR

Si , alors dénombrable  CA MP=NP .countable CAMPrR(NPRPR and NPRC=PRC)=1

Notez que, surtout, la probabilité 1 n'est pas la même chose que tous les , et quel ensemble mesure complète de R satisfont l'argument P r R peut dépendre C . Donc, si nous essayons de modifier C en C{ L 0 } , il supprime tout au plus un ensemble de mesure 0 de R qui satisfait cette affirmation.RRPrRCCC{L0}R


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Le même argument s'applique à AM vs NP ^ R. De plus, la calculabilité n'a pas vraiment d'importance, la seule propriété des langages calculables utilisés dans la preuve est qu'il y en a beaucoup.
Emil Jeřábek soutient Monica

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Bien que l'ordre des quantificateurs entre ce que vous demandez et presque P diffère, il n'est pas trop difficile de montrer qu'ils sont équivalents. Premièrement, pour tout L fixe, la question de savoir si L \ dans P ^ O ne dépend pas d'un segment initial fini de O. Il s'ensuit que la probabilité que L \ dans P ^ R soit 0 ou 1. Du presque - Résultat P, pour chaque L calculable qui n'est pas dans BPP, la réponse est 0, tandis que si L \ dans BPP, la probabilité est 1. Puisqu'il y a de nombreux L calculables, nous pouvons faire une union liée; une union dénombrable de probabilités 0 ensembles a la probabilité 0. Ainsi, la probabilité qu'il y ait un L calculable qui n'est pas dans BPP mais qui est dans P ^ R est 0, tout comme la probabilité qu'il y ait un langage dans BPP pas dans P ^ R,

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