Skip to content

Lovász 局部引理

Lovász local lemma

当坏事件概率小且依赖稀疏时,所有坏事件同时不发生的概率为正。

条目类型
定理

形式陈述

设有限事件族 A1,,An 有依赖图:每个 Ai 与所有非邻居事件生成的 σ-代数独立。非对称 Lovász 局部引理称,若存在 xi[0,1) 使

Pr(Ai)xijΓ(i)(1xj)

对每个 i 成立,则

Pr(iAi)>0.

对称形式中,若 Pr(Ai)p,每个事件至多依赖 d 个其他事件,且

ep(d+1)1,

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 4pd1 等充分条件,不能把充分条件误写成必要条件。局部引理给正概率但原始证明不直接给高效样本;算法化版本还要求事件由独立变量局部决定并可重采样。

若每个坏事件概率至多 p,且至多依赖另外 d 个坏事件,对称形式的充分条件是

ep(d+1)1.

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 d。把统计相关性误作依赖图定义会出错:所需条件是事件与所有非邻居事件族相互独立(或满足相应 lopsidependency),不只是两两协方差为零。

推论与应用

概率方法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。
关系图谱8 个相邻概念 · 2 类关系

拖动节点调整位置。

显示关系

显示:依赖

  1. 前置三跳
  2. 前置二跳
  3. 前置一跳
  4. 当前条目
  5. 后续一跳
  6. 后续二跳
  7. 后续三跳
文字版关系按与当前条目的最短距离分组
类型化关系

使用的工具