Nombre de différences distinctes de


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J'ai rencontré le résultat suivant lors de mes recherches.

limnE[#{|aiaj|,1i,jm}n]=1
oùetsont choisis au hasard parmi.a1,,am[n]m=ω(n)a1,,am[n]

Je recherche une référence / une preuve directe.


Crossposted sur MO


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Si m=n , le nombre maximum de différences différentes que vous pouvez obtenir estm(m1)/2<n/2. Vous avez donc vraiment besoin dempour croîtreplus vitequen pour que cela soit vrai. Ce que je ferais, c'est essayer de calculer la probabilité qu'un nombrenedsoitpasune différenced=|aiaj|.
Peter Shor

@Shor: merci, j'ai mis à jour la question. Et en effet puisque , il est plus facile de calculer une différence spécifique d . E(xi)=E(xi)d
Zhu Cao

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@ZhuCao, quand vous dites "choisir entiers un 1 , . . . , Un m au hasard de [ 1 , n ] ", quelle distribution voulez - vous dire exactement? Je supposais l'uniforme iid { 1 , , n } . ma1,...,am[1,n]{1,,n}
usul

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@Andras non, ce n'est pas le cas. Par exemple, si le nombre n'est pas choisi (ce qui se produit avec une probabilité bornée à 0) alors la différence n - 1 ne peut pas apparaître, et D n < n . Mais pourquoi faut-il que ce soit le cas? La question demande seulement que l'espérance de D n / n se rapproche de 1, pas que D n soit égal à 1 avec une probabilité élevée. 1n1Dn<nDn/nDn
James Martin

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DW

Réponses:


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Supposons que .m=ω(n)

Fixez tout . Nous considérerons r [ 1 , n ] avec r < ( 1 - ϵ ) n . Le but est de montrer qu'avec une forte probabilité n , rϵ>0r[1,n]r<(1ϵ)nnr est inclus dans l'ensemble des différences.

Considérons d'abord l'ensemble . Le nombre de i avec i < m / 2 de telle sorte que la i < ε n est binomiale de confiance autour ε m / 2 . Donc, avec une probabilité élevée comme n , le nombre de tels i sera au moins ϵ m / 4A={ai:i<m/2}[1,ϵn]ii<m/2ai<ϵnϵm/2niϵm/4, qui est . Ensuite (affirmation, "laissé comme exercice", pas difficile à montrer) avec une probabilité élevée commen, l'ensembleAa une taille au moinsω(n)nA . ÉcrivonsGpour ce "bon événement", que| A| nG .|A|n

Supposons que vrai , c'est-à-dire qu'il y ait au moins G valeurs distinctes deaiinférieures àϵn, pouri<m/2. Notez que pour chacune de ces valeurs, il existe une valeurk[1,n]qui est précisémentrplus grande. Considérons maintenant les valeurs d'unipourim/2. Celles-ci sont indépendantes et chacune a au moins une probabiliténaiϵni<m/2k[1,n]raiim/2 d'être àdistancerpartirun élément de l'ensembleA. La probabilité qu'aucune différencer nesoit produite est alors tout au plus(1-1/n/n=1/nrAr qui passe à 0 commenpuisquem=ω((11/n)m/2n. Donc en effet, la probabilité queG soitvraimais qu'il n'y ait pas de différence de taillertend vers 0 carnm=ω(n)Grn .

Ainsi (uniformément dans ) la probabilité que r soit inclus dans l'ensemble des différences tend vers 1 lorsque n . Donc en utilisant la linéarité de l'espérance, lim inf n E [ # { | a i - a j | , 1 i , j m }r<(1ϵ)nrn Puisqueϵest arbitraire, la limite est 1 comme souhaité.

lim infnE[#{|aiaj|,1i,jm}n]1ϵ.
ϵ

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Traitez-vous chaque différence comme indépendante dans l'expression , et si oui, est-elle justifiée? 1(1ϵ/n)ω(n)
usul

@James Oh, maintenant je vois où j'ai raté ce . Merci. n
Daniel Soltész

@usul: en effet, excuses, mon argument était bâclé et incomplet. Je l'ai élargi - je pense qu'il retient l'eau maintenant.
James Martin
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