设一个次数有界的多项式 P 在集合 A 中任意两个互异点的组合 αa+βb 处都取零。克罗特、列夫与帕赫的技巧是用取值 Bab:=P(αa+βb) 构造一个 ∣A∣×∣A∣ 矩阵:由于 P 在对角线之外都为零,该矩阵本质上是对角矩阵,而非零元素多的对角矩阵需要高的秩——但 P 特有的代数结构使得无论 A 多大,其秩都保持很小。
∣{a∈A:P(−γa)=0}∣≤2md/2
详细分析
埃伦伯格与海斯维克(2017年,命题2,推广了克罗特–列夫–帕赫2016年的引理1)固定满足 α+β+γ=0 的 Fq 中元素 α,β,γ。若 P∈Sn≤d 对每个 a=b∈A 都满足 P(αa+βb)=0,则 ∣{a∈A:P(−γa)=0}∣≤2md/2。证明展开 P(αx+βy):总次数至多为 d 的每个单项式,其两部分(x 部分或 y 部分)之一次数至多为 d/2,于是对某些以次数至多 d/2 的单项式 m 为下标的多项式 Fm,Gm 有 P(αx+βy)=∑m∈Mnd/2m(x)Fm(y)+∑m∈Mnd/2m(y)Gm(x)。在 x=a,y=b∈A 处求值,把元素为 Bab:=P(αa+βb) 的矩阵 B 写成 2md/2 个秩一矩阵之和,于是 rank(B)≤2md/2。
本步骤中的术语
矩阵的秩
把一个矩阵写成秩一矩阵(列向量与行向量的外积)之和所需的最少个数;含 k 个非零元素的对角矩阵的秩恰为 k。