定理証明済み
クック・レヴィンの定理
内容
ブール充足可能性問題(SAT)はNP完全である:SATはNPに属し、NPに属するあらゆる言語は多項式時間でSATへ帰着できる。したがって、SATが多項式時間で解ければ P = NP となる。
なぜ正しいのか?
NP問題とは、提案された解を素早く検証できる問題のことであり、それを見つけること自体は難しいかもしれない。SAT——あるブール式を真にできるかどうかを判定する問題——は数ある問題の中の一つの具体的なパズルに見えるが、実は『万能翻訳機』であることが判明する:任意のNP問題の任意の候補解を検証する任意の多項式時間検証器の計算は、段階的に、有効な解が存在するときにだけ充足可能となるブール式として符号化できる。したがってSATはNPのあらゆる問題と同じくらい難しい。
証明の概略
任意の言語 に対し、多項式時間検証器のチューリング機械と実行時間の多項式上界を固定する。長さ の入力上でのその機械の計算全体を、各時刻ステップと各テープセルについて、書き込まれた記号・ヘッド位置・機械の状態を記録する大きなブール変数の格子として符号化する。節は次を強制する:各セル・ステップにつき記号・状態はちょうど一つ、初期配置が正しい、連続する時刻ステップ間の遷移規則が正しい、そして最終的に受理状態に達する。この節の連言は、受理計算が存在するとき、すなわち入力が に属するときにのみ充足可能であり、そのサイズは の多項式であるため、 からSATへの多項式時間帰着を与える。
提示者
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ステップごとの証明
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参考文献
- Stephen A. Cook (1971). The complexity of theorem-proving procedures
- Michael R. Garey, David S. Johnson (1979). Computers and Intractability: A Guide to the Theory of NP-Completeness