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解法:多项式方法解决帽集问题(克罗特–列夫–帕赫,埃伦伯格–海斯维克,2016年)

第 1/7 步:帽集问题:无进展集合能有多大?
通俗地说

设想纸牌游戏SET,每张牌由 nn 个三元特征描述:帽集就是不含三张牌构成合法“集合”的牌的集合(被禁止的模式正是 F3n\mathbb{F}_3^n 中的三项等差数列 x+y+z=0x+y+z=0)。数十年来,已知的最大帽集上界与下界相差极大,使得帽集究竟能占据 F3n\mathbb{F}_3^n 的几乎全部,还是只能占据指数级微小的一部分,一直悬而未决。

A⊆F3n, ∄ x,y,z∈A distinct with x+y+z=0  ⟹  ∣A∣≤O(cn), c<3A \subseteq \mathbb{F}_3^n,\ \nexists\, x,y,z \in A \text{ distinct with } x+y+z=0 \implies |A| \le O(c^n),\ c < 3
详细分析

埃伦伯格与海斯维克(2017年,引言)研究 F3n\mathbb{F}_3^n 中不含三项等差数列的子集 AA,即不存在互异的 x,y,z∈Ax,y,z \in A 满足 x+y+z=0x+y+z=0;这类集合的最大规模记为 r3(F3n)r_3(\mathbb{F}_3^n)。平凡的上界是 ∣A∣≤3n|A| \le 3^n,此前贝特曼与卡茨(2012年)给出的最佳上界仅为 O(3n/n1+ϵ)O(3^n / n^{1+\epsilon})——几乎不比平凡界好多少,而已知最佳的下界构造只能给出规模约为 2.2n2.2^n 的集合。这篇论文解决了关于指数增长率的长期悬而未决的问题:它证明存在显式常数 c≈2.756c \approx 2.756(严格小于 33),使得 ∣A∣≤O(cn)|A| \le O(c^n)。

本步骤中的术语
帽集
F3n\mathbb{F}_3^n 的子集 AA,其中不含满足 x+y+z=0x+y+z=0 的三个互异点 x,y,zx,y,z,即不含非平凡的三项等差数列。
三项等差数列
三个元素 x,y,zx,y,z,其中 yy 是 xx 与 zz 的平均值;在 F3\mathbb{F}_3 上这恰好就是方程 x+y+z=0x+y+z=0。
本步骤用到的知识