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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 2/7 步:把集合视为多项式:多项式方法的词典
通俗地说

在域 F3\mathbb{F}_3 上,每个元素都满足 t3=tt^3 = t(费马小定理的一个微小实例),因此 F3n\mathbb{F}_3^n 上的任意函数都能唯一地写成每个变量指数不超过 22 的多项式。这把关于子集 AA 的纯组合问题转化为关于某个次数的多项式的代数问题,从而为秩、维数等线性代数工具打开了大门。

md=dim⁡Sn≤dm_d = \dim S_n^{\le d}
详细分析

埃伦伯格与海斯维克(2017年,开篇引理,推广了克罗特–列夫–帕赫的结果)设 MnM_n 为变量 x1,…,xnx_1,\ldots,x_n 中每个变量次数至多为 q−1q-1 的单项式集合,SnS_n 为它们张成的向量空间;将多项式映到其取值表的求值映射 Sn→FqFqnS_n \to \mathbb{F}_q^{\mathbb{F}_q^n} 是一个线性同构,因为两边维数都是 qnq^n。限制到总次数至多为 dd,得到维数为 md=dim⁡Sn≤dm_d = \dim S_n^{\le d} 的子空间 Sn≤dS_n^{\le d},这个关键量衡量了复杂度有界的多项式有多少。

本步骤中的术语
单项式空间 Sn≤dS_n^{\le d}
由所有满足每个 ei≤q−1e_i \le q-1 且总次数 ∑ei≤d\sum e_i \le d 的单项式 x1e1⋯xnenx_1^{e_1}\cdots x_n^{e_n} 张成的向量空间,维数为 md=dim⁡Sn≤dm_d = \dim S_n^{\le d}。