“它与独立性的乘法规则解决不同问题:独立性帮助计算交集,并集界控制“至少一个失败”。需要更精细地利用局部依赖时,可转向容斥、Bonferroni 界或 Lovász 局部引理,而不能把独立性硬…”
形式陈述 ​
设有限事件族
对每个
对称形式中,若
则所有坏事件同时避免的概率为正。Moser–Tardos 重采样在独立变量模型下给出相应算法化版本。
直觉
并集界要求所有坏事件概率之和小于一,忽略了许多事件彼此无关。局部引理只为每个事件支付其依赖邻居造成的代价:只要事件足够少见且依赖图足够稀疏,全部坏事件同时避开的概率仍为正。它证明的是一个全局交事件存在,却只检查局部条件。
例子与边界
图着色中可把“某条边两端同色”作为坏事件;两条边若不共享随机变量即可独立,依赖度由局部邻接控制。事件之间不要求全局互相独立,若真独立则结论更容易。依赖图中的边可以多于实际依赖,得到更弱但仍正确的条件;漏掉真实依赖则论证失效。对称条件有多种常数形式,如
若每个坏事件概率至多
例如变量模型中,每个子句只与共享变量的子句相依;远处子句无需计入
推论与应用
概率方法借独立性结构超越简单并集界,依赖图编码局部相互作用。超图染色、无重复词和 SAT 可满足性是典型应用;在变量模型中,Moser–Tardos 重抽样还把存在性证明变成构造算法。若坏事件全局强相关,则应改用浓缩、二阶矩或其他工具。
参考资料
- Noga Alon and Joel H. Spencer, The Probabilistic Method, 4th ed., Wiley, 2016,Ch. 5, Lovász Local Lemma and algorithmic forms。
- Béla Bollobás, Modern Graph Theory, Springer, 1998,Ch. VII, local lemma in random structures。