-сетями относительно нормы разреза


10

Срезанная норма вещественной матрицы A = ( a i , j ) ∈ R n × n - максимум по всем I ⊆ [ n ] , J ⊆ [ n ] величины | Σ я ∈ I , J ∈ J я , J | ,||A||CA=(ai,j)∈Rn×nI⊆[n],J⊆[n]|∑i∈I,j∈Jai,j|

Определите расстояние между двумя матрицами A и B как dC(A,B)=||A−B||C

Какова мощность наименьшей ϵ сети метрического пространства ([0,1]n×n,dC) ?

т.е. размер наименьшего подмножества такой, что для всех A ∈ [ 0 , 1 ] n × n существует A ′ ∈ S такой, что d C ( A , A ′ ) ≤ ϵ . S⊂[0,1]n×nA∈[0,1]n×nA′∈SdC(A,A′)≤ϵ

(EDIT: Я забыл упомянуть, но я также заинтересован в «не правильный» -сетями с S ⊂ R п × п + - т.е. если элементы е -Net есть записи за пределами [0,1 ], это тоже интересно.)ϵS⊂R+n×nϵ

Меня интересуют как верхние, так и нижние границы.

Следует отметить , что методы покроя sparsifier подразумевают -сеть для метрик огранки, но дать что - то сильнее , чем мне нужно - они дают ε -сети , для которых можно эффективно найти й -близко точку в любую матрицу просто путем выборки из этой матрицы. Можно было бы предположить , что существует гораздо меньше е -сетями , для которых вы не можете просто образец находим в е -близко точку в произвольной матрице.ϵϵϵϵϵ

Я изначально задавал этот вопрос здесь, на Mathoverflow.


Поскольку норма отсечения A больше или равна абсолютному значению каждой записи A, ясно, что ε-сеть должна иметь размер не менее (1 / (2ε)) ^ (n ^ 2). Какая верхняя граница получена при использовании техники разрезающего разреза? (Это, вероятно, глупый вопрос, но я не знаю эту технику.)
— Tsuyoshi Ito

Просто чтобы убедиться, я превратил первую половину моего предыдущего комментария в ответ (и добавил к нему верхнюю границу). Я все еще интересуюсь верхней границей, полученной из техники разрезающего спарсификатора.
— Цуёси Ито

{0,m||A||1}[0,1]ϵ

ϵ[0,1]n×nm=O~(n/ϵ2)||A||1/mO(ϵn2)n5/ϵ2ϵϵ>n3/2

Ответы:


8

Вот простая оценка. Здесь мы называем множество S ⊆ X ε -Net метрического пространства X , когда для каждой точки х ∈ Х , существует точка s ∈ S таким образом, что расстояние между х и ев является не более е . Если вы хотите строгое неравенство в определении ε-сети , вы можете слегка изменить значение ε .

Он считает, что || A || ∞ ≤ || A || C ≤ n 2 || A || ∞ , где || A || ∞ обозначает entrywise Max-норму в п × п матрицы А .

Легко построить ε- сеть метрического пространства ([0,1] N , d ∞ ) с размером ⌈1 / (2 ε ) ⌉ N , и нетрудно показать, что этот размер является минимальным. (Чтобы показать минимальность, рассмотрим точки ⌈1 / (2 ε ) ⌉ N , координаты которых кратны 1 / /1 / (2 ε ) −1⌉, и покажем, что расстояние между любыми двумя из этих точек больше 2 ε .) Установив N = n 2 и объединив это с вышеупомянутым сравнением между нормой среза и максимальной нормой, минимальная мощность ε-сеть относительно нормы среза составляет не менее ⌈1 / (2 ε ) ⌉ n 2 и не более ⌈ n 2 / (2 ε ) ⌉ n 2 .


Обновление : если мои вычисления верны, лучшая нижняя граница Ω ( n / ε ) n 2 может быть получена с помощью аргумента громкости. Для этого нам понадобится верхняя граница объема ε- шара относительно нормы разреза.

Сначала мы рассмотрим «норму среза» одного вектора, которая является максимумом между суммой положительных элементов и отрицательной суммой отрицательных элементов. Нетрудно показать, что объем ε- шара в ℝ n относительно этой «нормы отсечения» равен

εn∑I⊆{1,…,n}1|I|!⋅1(n−|I|)!=εn∑r=0n(nr)1r!(n−r)!

=εnn!∑r=0n(nr)2=εnn!(2nn)=(2n)!εn(n!)3.

Далее, так как разрезанная норма в п × п матрицы А больше или равен разрезанная норму каждой строки, объем ε -шара в ℝ п × п не превосходят в п - й степени объема ε- мяч в ℝ n . Следовательно, размер ε- сети [0,1] n × n должен быть не менее

(n!)3n(2n)!nεn2=(Ω(nε))n2,

где последнее равенство - скучный расчет, в котором мы используем формулу Стирлинга : ln n ! = n ln n - n + O (log n ).


В ответ на редактирование (редакция 4) вопроса нижняя граница, указанная в этом ответе, также применима к «ненастоящим» ε-сетям.
— Цуёси Ито

Выглядит правильно, красиво сделано!
— Сянь-Чи Чанг 之 之

@ Сянь-Chih: Спасибо. Больше всего мне нравится использование биномиальных коэффициентов при расчете объема ε-шара в ℝ ^ n.
— Tsuyoshi Ito

Я подозреваю, что нижняя граница размера сети (эквивалентно верхней границе объема) может быть улучшена. Я задал связанный вопрос по MathOverflow.
— Цуёси Ито
Используя наш сайт, вы подтверждаете, что прочитали и поняли нашу Политику в отношении файлов cookie и Политику конфиденциальности.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.