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第三单元(扩展):稀疏尺度上的有限计数

本篇逐步展开 H Lemma 9.1,2026-10-05 版,pp.81–87。它在 D §6.6 中提供小于一次幂的计数收益;与前篇振幅插值之间的衔接见“核心元组的计数与振幅插值”§§5–6。

以下证明限于所列五项假设下的有限命题。原文版本与 D 的引用已经逐项对照;D 的实际应用仍须提供频率间隙、角色计数及标量核估计。

1. 有限命题及其五个条件

四个位置为 0,1,2,30,1,2,3,其中三或四个为核心位置,集合为 J\mathcal J。给定

M,L≥1,d≥0,B≥1,0<μ≤1≤ν,ζ∈Rd. M,L\ge1,\quad d\ge0,\quad B\ge1,\quad 0<\mu\le1\le\nu,\quad \zeta\in\mathbb R^d.

每个核心位置有一个有限实数标签集 Ai\mathcal A_i,同一位置的标签彼此不同,且 ∣Ai∣≤M|\mathcal A_i|\le M。

固定 R0>0R_0>0。对有限多个不同整数 ss,给定

Rs=R0 2s,Es⊆∏i∈JAi,Ns=∣Es∣. R_s=R_0\,2^s,\qquad E_s\subseteq\prod_{i\in\mathcal J}\mathcal A_i, \qquad N_s=|E_s|.

这里 RsR_s 是倒尺度。一个元组在不同尺度出现时,按不同“出现”计数。

假设:

(1)两个不同核心位置的标签至多确定一个完整核心元组,并且该对标签至多在 LL 个尺度出现。 (2)若有侧位置 ll,存在 ws≥0w_s\ge0、∑sws≤M\sum_sw_s\le M,使在尺度 ss 包含任一固定核心标签的元组数至多为 wsw_s。 (3)同一核心位置的不同标签 a,a′a,a' 分别在尺度 s,ts,t 出现时,对所有整数向量 ∣n∣∞≤Q|n|_\infty\le Q,

∣a−a′+n⋅ζ∣>Σmax⁡(Rs,Rt).(Separated) |a-a'+n\cdot\zeta|>\Sigma\max(R_s,R_t). \tag{Separated}

(4)对任一三核心子集,设 l′l' 为被排除的位置,αi=i−l′\alpha_i=i-l'。每个元组在尺度 ss 都有一个整数向量 ∣n∣∞≤B|n|_\infty\le B,使

μRs≤∣∑iαiai+36n⋅ζ∣≤νRs.(Test-annulus) \mu R_s\le \left|\sum_i\alpha_i a_i+36n\cdot\zeta\right| \le\nu R_s. \tag{Test-annulus}

其中各 αi\alpha_i 均属于 {±1,±2,±3}\{\pm1,\pm2,\pm3\}。 (5)在每个被占用的尺度,对所有 ∣n∣∞≤Q|n|_\infty\le Q,

∣n⋅ζ∣∉[μRs/1000, 1000νRs].(Shift-gap) |n\cdot\zeta|\notin [\mu R_s/1000,\,1000\nu R_s]. \tag{Shift-gap}

另有固定的充分大绝对常数 CresC_{\rm res},使

Q≥Cres(d+1)2B,Σ≥Cres(d+1)2ν.(Reserves) Q\ge C_{\rm res}(d+1)^2B,\qquad \Sigma\ge C_{\rm res}(d+1)^2\nu. \tag{Reserves}

要证对 0<δ≤10<\delta\le1,

∑s: Ns≤δM2Ns≤CℓL29δ1/2080M2,ℓ=1+log⁡2 ⁣(2+(d+1)2ν/μ).(Sparse-count) \sum_{s:\,N_s\le\delta M^2}N_s \le C\ell L^{29}\delta^{1/2080}M^2, \qquad \ell=1+\log_2\!\left(2+(d+1)^2\nu/\mu\right). \tag{Sparse-count}

常数不依赖维数、尺度数或标签数。

2. 先把实数数据放到共同细格

所有标签、尺度和 ∣n∣∞≤Q|n|_\infty\le Q 的平移均为有限集合。可以用步长 h0>0h_0>0 的共同格逼近全部实数,并使原坐标落在 h0h_0 的一个固定整数倍上,保证稍后除以 1,2,31,2,3 仍落在共同细格内。

取 h0h_0 时放在全部有限数据之后。使所有误差小于最小 RsR_s 的足够小倍数,就保留:

  • 分离条件中的 Σ/2\Sigma/2;
  • 环带下界 μ/2\mu/2 与上界 2ν2\nu;
  • 原纯平移间隙内部更窄但仍有固定余量的间隙。

具体地,取工作参数 μ=μold/2\mu=\mu_{\rm old}/2、ν=2νold\nu=2\nu_{\rm old}、Σ=Σold/2\Sigma=\Sigma_{\rm old}/2,并在原 CresC_{\rm res} 中预留固定倍数余量。网格证明只要求

∣n⋅ζ∣∉[μRs/50, 50νRs].(Grid-gap) |n\cdot\zeta|\notin[\mu R_s/50,\,50\nu R_s]. \tag{Grid-gap}

这个区间严格位于原始宽禁区内部,有限数据的充分细逼近保留它。这里没有声称舍入后仍自动满足重新命名参数下的全部千倍禁区。

宽度向上取整至格点只增加 h0h_0。这些固定倍数由式 (Reserves) 的绝对余量吸收。以下沿用原字母写格点情形,但纯平移反证只用式 (Grid-gap);第 10 节产生的区间严格包含在这一较窄禁区内。每个估计均与 h0h_0 无关,因而最后适用于原实数数据。

3. 一个有许多四色路径的二部图

设二部图两侧顶点数至多为 MM,边数至少为 ηM2\eta M^2,0<η≤10<\eta\le1。边有至多 MM 种颜色,同一顶点相接的边颜色互不相同。要找左侧一个大小至少 cηMc\eta M 的集合,使其中任意两点之间有至少 cη5M3c\eta^5M^3 条四步路径。

3.1 随机邻域与坏点对

把右侧补足到 m=⌈M⌉≤2Mm=\lceil M\rceil\le2M 个顶点。均匀选一个右侧顶点,令 YY 为其左侧邻域。则

E∣Y∣≥ηM/2,E∣Y∣2≥η2M2/4. \mathbb E|Y|\ge\eta M/2, \qquad \mathbb E|Y|^2\ge\eta^2M^2/4.

称一个有序左侧点对为坏点对,如果其共同邻点数小于 c0η2Mc_0\eta^2M。它同时落入 YY 的概率为共同邻点数除以 mm。因此 Y2Y^2 中坏有序对数 BYB_Y 满足

EBY≤c0η2M2. \mathbb EB_Y\le c_0\eta^2M^2.

取 c0c_0 充分小,便有

E(∣Y∣2−100BY)≥cη2M2. \mathbb E(|Y|^2-100B_Y)\ge c\eta^2M^2.

所以存在一个 YY,满足 ∣Y∣≥cηM|Y|\ge c\eta M 且 BY<∣Y∣2/100B_Y<|Y|^2/100。

3.2 删除少量顶点

删去在 YY 中有超过 ∣Y∣/4|Y|/4 个坏伙伴的顶点。被删数少于 ∣Y∣/25|Y|/25。令剩余集合为 B0B_0,仍有

∣B0∣≥cηM. |B_0|\ge c\eta M.

对 a,a′∈B0a,a'\in B_0,至少 ∣Y∣/2|Y|/2 个中点 z∈Yz\in Y 同时是二者的好伙伴。每对 (a,z)(a,z)、(z,a′)(z,a') 各有至少 c0η2Mc_0\eta^2M 个右侧共同邻点,可独立选择。因此四步路径数至少为

c∣Y∣(η2M)2≥cη5M3.(Four-paths) c|Y|(\eta^2M)^2\ge c\eta^5M^3. \tag{Four-paths}

允许重复顶点。固定起点与四个有序边颜色,可按颜色唯一重建每一步,因此固定两端点时,不同路径对应不同的有序四色组。

4. 按计数质量分块,构造差集覆盖

以下先处理充分小的 δ>0\delta>0,较大 δ\delta 留到末节用总质量粗界处理。只保留 Ns≤δM2N_s\le\delta M^2 的尺度。由任意一对核心位置的唯一性及尺度重数,

∑sNs≤LM2. \sum_sN_s\le LM^2.

取稍后确定的参数

0<α≤1,δ≤α/2,0<κ<1. 0<\alpha\le1,\qquad \delta\le\alpha/2,\qquad 0<\kappa<1.

把保留尺度按 RsR_s 递减排列,贪心分成每块质量至多 αM2\alpha M^2 的连续计数块。除最后一块外,各块质量大于 (α−δ)M2(\alpha-\delta)M^2。块数满足

J0≤3L/α.(Block-number) J_0\le3L/\alpha. \tag{Block-number}

这些是按质量排列的计数块,与此前分析中的连续深度块不同。

4.1 每块的有限平移邻域

令 Rb+R_b^+ 为块 bb 的最大倒尺度,设

N0=⌈32B⌉,ϵb=h0⌈16νRb+/h0⌉. N_0=\lceil32B\rceil,\qquad \epsilon_b=h_0\left\lceil16\nu R_b^+/h_0\right\rceil.

格足够细时,ϵb≤17νRb+\epsilon_b\le17\nu R_b^+。对整数 t≥1t\ge1,定义有限对称集合

Ub(t)={6n⋅ζ+u:n∈Zd, ∣n∣∞≤tN0, u∈h0Z, ∣u∣≤tϵb}.(Neighborhood) U_b(t)= \{6n\cdot\zeta+u: n\in\mathbb Z^d,\ |n|_\infty\le tN_0,\ u\in h_0\mathbb Z,\ |u|\le t\epsilon_b\}. \tag{Neighborhood}

它含零,并且

Ub(t)+Ub(t′)⊆Ub(t+t′). U_b(t)+U_b(t')\subseteq U_b(t+t').

4.2 从未覆盖出现构造图

固定一个核心位置 ii 和一个块。只要其尚未覆盖标签涉及的出现质量超过 κM2\kappa M^2,任选另两个核心位置 j,kj,k。

将这些出现投影为 (i,j)(i,j) 标签的简单二部图,每对标签只留一个本块尺度证书。每对至多出现 LL 次,故边数大于

(κ/L)M2. (\kappa/L)M^2.

以第三位置的 kk-标签给边着色。着色是正常的:若两条边在同一端点处有同一颜色,就共享两个核心标签,因而必须是同一个完整元组与同一条边。

令 η=κ/L\eta=\kappa/L。第 3 节给出

∣B0∣≥cηM |B_0|\ge c\eta M

及式 (Four-paths)。

4.3 四条环带式消去中间标签

四步路径的左侧依次为 a,a1,a′a,a_1,a',右侧为 b,b′b,b',颜色为 c1,c2,c3,c4c_1,c_2,c_3,c_4。将四个三位置环带式交替相加减,中间的 a1,b,b′a_1,b,b' 消掉。除以 αi\alpha_i,得到

a−a′∈q(c1,c2,c3,c4)+Ub(1),(Color-difference) a-a'\in q(c_1,c_2,c_3,c_4)+U_b(1), \tag{Color-difference}

其中 qq 只依赖四色组。

具体地,颜色项为

−αkαi(c1−c2+c3−c4). -\frac{\alpha_k}{\alpha_i}(c_1-c_2+c_3-c_4).

平移项系数 36/αi36/\alpha_i 是六的整数倍,四个平移相加后在 6ζ6\zeta 格中的指标至多为 24B≤N024B\le N_0。 标量误差至多为 4νRb+4\nu R_b^+,被 ϵb\epsilon_b 容纳。

4.4 差集的最大分离子集

在 B0−B0B_0-B_0 中取一个极大集合,使两个不同元素的差不属于 Ub(2)U_b(2)。为每个选中差值选一对端点。每对端点有至少 cη5M3c\eta^5M^3 个四色组。

两个选中差值不能共享同一四色组,否则由式 (Color-difference),它们的差属于

Ub(1)−Ub(1)⊆Ub(2), U_b(1)-U_b(1)\subseteq U_b(2),

矛盾。全部四色组至多有 M4M^4 个,因此选中差值数至多为

Cη−5M. C\eta^{-5}M.

极大性说明这些差值为中心的 Ub(2)U_b(2) 平移覆盖整个 B0−B0B_0-B_0。

删去这一批 B0B_0 标签,重复上述步骤。每次删去至少 cηMc\eta M 个标签,总次数至多为 Cη−1C\eta^{-1}。因此每个核心位置在每块中,除质量至多 κM2\kappa M^2 的未覆盖出现外,其标签被至多

K1=C(L/κ)6(Cover-number) K_1=C(L/\kappa)^6 \tag{Cover-number}

个集合 BB 覆盖;每个 B−BB-B 又被至多 K1MK_1M 个 Ub(2)U_b(2) 平移覆盖。

5. 排除缺少三个未来位置的出现

先删去任一核心位置在本块没有被覆盖的出现,总损失至多为

4J0κM2. 4J_0\kappa M^2.

对剩余出现,若一个核心标签还属于某个更晚计数块的同位置覆盖集合,称该位置为未来位置。否则称为非未来位置。

固定一个位置,不同计数块中的非未来允许标签集互不相交:若某标签属于后块的覆盖集合,它在前块就属于未来位置。记每块非未来标签数为 mibm_i^b,则

∑bmib≤M. \sum_bm_i^b\le M.

若存在侧位置 ll,它一律视为非未来,定义

mlb=∑s∈bws,∑bmlb≤M. m_l^b=\sum_{s\in b}w_s,\qquad \sum_bm_l^b\le M.

不足三个未来位置的出现至少有两个非未来位置,固定规则给它分配一对 i,ji,j。在块 bb,该类质量至多为

min⁡(αM2,Lmibmjb). \min(\alpha M^2,Lm_i^bm_j^b).

若都是核心,这是标签对及尺度重数;若是一核心一侧,这是侧位置的关联数界,额外 L≥1L\ge1 无妨。

利用 min⁡(x,y)≤xy\min(x,y)\le\sqrt{xy} 和 Cauchy–Schwarz,

∑bmin⁡(αM2,Lmibmjb)≤Lα M∑bmibmjb≤Lα M2.(Nonfuture) \begin{aligned} \sum_b\min(\alpha M^2,Lm_i^bm_j^b) &\le\sqrt{L\alpha}\,M \sum_b\sqrt{m_i^bm_j^b}\\ &\le\sqrt{L\alpha}\,M^2. \end{aligned} \tag{Nonfuture}

至多六种配对只增加绝对常数。

6. 固定三个未来覆盖集合并分成四段

剩余每个出现至少有三个未来核心位置。用固定规则选一个三元位置组,并给每个标签选一个后块覆盖集合。全部组合数至多为

4J0(J0K1)3=4J04K13.(Configurations) 4J_0(J_0K_1)^3=4J_0^4K_1^3. \tag{Configurations}

固定一个组合,其质量为 ρM2>0\rho M^2>0。它包含当前计数块、三个核心位置及三个严格后块的覆盖集合 B1,B2,B3B_1,B_2,B_3。下标 1,2,31,2,3 仅给这三个位置编号,原系数 αi\alpha_i 不变。

令

Γ=Cgap(d+1)2ν/μ. \Gamma=C_{\rm gap}(d+1)^2\nu/\mu.

若 ρ≤Cδℓ\rho\le C\delta\ell,已经有后面需要的小量界。以下设 ρ>Cδℓ\rho>C\delta\ell,其中绝对常数充分大。

按倒尺度递减把这个组合的质量分成四个四分位段,并删去穿过三个分界的尺度格。每格质量至多为 δM2\delta M^2,所以四段各至少留下

ρM2/8 \rho M^2/8

的质量,并至少包含 ρ/(8δ)\rho/(8\delta) 个被占用的二进尺度。令 R#R_\# 为第二段最大的倒尺度。

6.1 第一段给出分离锚点

每个固定核心标签总共关联至多 LMLM 次出现。第一段因而在每个 BiB_i 中提供锚点集合 Bi0B_i^0,满足

∣Bi0∣≥cρM/L.(Anchors) |B_i^0|\ge c\rho M/L. \tag{Anchors}

锚点都有倒尺度至少为 R#R_\# 的出现证书,因此不同锚点按式 (Separated) 在允许平移下相隔超过 ΣR#\Sigma R_\#。

6.2 最后一段给出很多实际三元组

完整三元组至多出现 LL 次,因此最后一段可取不同实际三元组集合 FF,每个选一个尺度证书,且

∣F∣≥cρM2/L.(Last-triples) |F|\ge c\rho M^2/L. \tag{Last-triples}

6.3 第二、三段留下尺度间隔

第三段有至少 ρ/(8δ)\rho/(8\delta) 个不同二进尺度。由于 ρ>Cδℓ\rho>C\delta\ell,它保证任一第二段倒尺度比任一最后一段倒尺度至少大 Γ\Gamma 倍。严格后块的倒尺度更小,同样满足这一间隔。

在第二段贪心保留相邻倒尺度比至少为 Γ\Gamma 的尺度。一次选择至多去掉 1+⌈log⁡2Γ⌉≤Cℓ1+\lceil\log_2\Gamma\rceil\le C\ell 个尺度,因而保留数

q≥cρ/(δℓ).(Translators) q\ge c\rho/(\delta\ell). \tag{Translators}

每个所选尺度 RvR_v 取一个实际三元组 tvt_v。后面考察带指标的 q∣F∣q|F| 个输出 tv+ft_v+f,f∈Ff\in F。

7. 只寻找一次小增长,避免维数指数成本

令 Ui,ϵiU_i,\epsilon_i 为未来覆盖集合 BiB_i 所属计数块的邻域及宽度。

将每个整数系数区间和标量区间分段,可用至多

(2t+1)d+1 (2t+1)^{d+1}

个 Ui(1)U_i(1) 平移覆盖 Ui(t)U_i(t)。因此存在一个奇数

1≤Hi≤100(d+1)2 1\le H_i\le100(d+1)^2

使

∣Ui(Hi+2)∣≤2∣Ui(Hi)∣.(Small-growth) |U_i(H_i+2)|\le2|U_i(H_i)|. \tag{Small-growth}

否则每隔两个整数基数都翻倍,到 t≍(d+1)2t\asymp(d+1)^2 时,指数增长超过上述 tt 的 d+1d+1 次幂上界。

这里的维数指数只用于保证存在一个小增长位置;后面的估计使用固定因子二,不把 (2t+1)d+1(2t+1)^{d+1} 加入最终常数。

7.1 锚点邻域互不相交

集合

a+Ui(Hi),a∈Bi0 a+U_i(H_i),\qquad a\in B_i^0

两两不交。若相交,两个锚点的差属于 Ui(2Hi)U_i(2H_i),其平移指标至多为 C(d+1)2BC(d+1)^2B,标量宽度至多为 C(d+1)2νR#C(d+1)^2\nu R_\#,与式 (Reserves) 和锚点分离矛盾。

令

Zi=Bi0+Ui(Hi). Z_i=B_i^0+U_i(H_i).

于是 ∣Zi∣=∣Bi0∣∣Ui(Hi)∣|Z_i|=|B_i^0||U_i(H_i)|。由 Bi−BiB_i-B_i 的覆盖,

∣Zi−Bi∣≤K1M ∣Ui(Hi+2)∣≤2K1M∣Ui(Hi)∣≤C(K1L/ρ)∣Zi∣.(Small-expansion) \begin{aligned} |Z_i-B_i| &\le K_1M\,|U_i(H_i+2)|\\ &\le2K_1M|U_i(H_i)|\\ &\le C(K_1L/\rho)|Z_i|. \end{aligned} \tag{Small-expansion}

8. 最小增长子集与二重、三重和集的覆盖

选非空 Xi⊆ZiX_i\subseteq Z_i,使

ri=∣Xi−Bi∣∣Xi∣ r_i=\frac{|X_i-B_i|}{|X_i|}

在所有非空子集中最小。由式 (Small-expansion),

ri≤CK1L/ρ. r_i\le CK_1L/\rho.

8.1 迭代不等式的完整证明

暂写 X=Xi,B=Bi,r=riX=X_i,B=B_i,r=r_i。给定有限平移集 C0={c1,…,cq}C_0=\{c_1,\ldots,c_q\},令

Xj={x∈X:x+cj∉∪v<j(X+cv)}. X_j=\{x\in X:x+c_j\notin\cup_{v<j}(X+c_v)\}.

则

∣X+C0∣=∑j∣Xj∣. |X+C_0|=\sum_j|X_j|.

每个 (X∖Xj)−B+cj(X\setminus X_j)-B+c_j 中的点已经属于较早的 (X−B)+cv(X-B)+c_v。因此第 jj 步新增点数至多为

∣X−B∣−∣(X∖Xj)−B∣. |X-B|-|(X\setminus X_j)-B|.

由 XX 的最小增长性质,非空 X∖XjX\setminus X_j 满足

∣(X∖Xj)−B∣≥r∣X∖Xj∣. |(X\setminus X_j)-B|\ge r|X\setminus X_j|.

空集情况也成立。故新增点数至多为 r∣Xj∣r|X_j|,相加得到

∣X+C0−B∣≤r∣X+C0∣. |X+C_0-B|\le r|X+C_0|.

依次取 C0=−(m−1)BC_0=-(m-1)B,归纳可得

∣Xi−mBi∣≤rim∣Xi∣,m≥1.(Iterated-growth) |X_i-mB_i|\le r_i^m|X_i|, \qquad m\ge1. \tag{Iterated-growth}

8.2 和集中的分离集

ZiZ_i 由至多 MM 个锚点邻域组成,所以某个邻域内的部分

Yi⊆Xi Y_i\subseteq X_i

满足 ∣Yi∣≥∣Xi∣/M|Y_i|\ge|X_i|/M,且

Yi−Yi⊆Ui(2Hi). Y_i-Y_i\subseteq U_i(2H_i).

若 Pi⊆mBiP_i\subseteq mB_i 的任意两个不同元素之差不属于 Ui(2Hi)U_i(2H_i),则 Yi−pY_i-p、p∈Pip\in P_i 两两不交,并包含于 Xi−mBiX_i-mB_i。由式 (Iterated-growth),

∣Pi∣∣Xi∣M≤rim∣Xi∣,∣Pi∣≤rimM.(Sumset-packing) |P_i|\frac{|X_i|}{M} \le r_i^m|X_i|, \qquad |P_i|\le r_i^mM. \tag{Sumset-packing}

取极大分离集,就给出 mBimB_i 的同样数目邻域平移覆盖。这里只需要 m=2,3m=2,3。

9. 用锚点把第三个标签数因子消掉

置

r0=CK1L/ρ≥max⁡iri. r_0=CK_1L/\rho\ge\max_i r_i.

考虑 2B1×2B2×2B32B_1\times2B_2\times2B_3 中满足

∣∑i=13αixi+36n⋅ζ∣≤2νR#对某个 ∣n∣∞≤2B(Slab) \left|\sum_{i=1}^3\alpha_i x_i+36n\cdot\zeta\right| \le2\nu R_\# \quad\text{对某个 }|n|_\infty\le2B \tag{Slab}

的输出。

前两坐标各可由至多 r02Mr_0^2M 个 Ui(2Hi)U_i(2H_i) 平移覆盖。固定其中一对覆盖盒,由式 (Slab) 解出第三坐标,它必须属于 2B32B_3 与下列集合的交:

c+{n⋅ζ:∣n∣∞≤C(d+1)2B}+[−C(d+1)2νR#, C(d+1)2νR#].(Third-location) c+\{n\cdot\zeta:|n|_\infty\le C(d+1)^2B\} +[-C(d+1)^2\nu R_\#,\,C(d+1)^2\nu R_\#]. \tag{Third-location}

除以 α3\alpha_3 不产生非整数平移指标:邻域的平移系数是六,环带平移系数是三十六,二者都可被 1,2,31,2,3 整除。

在这个局部第三坐标集合中取极大分离集 PP,分离邻域为 U3(2H3)U_3(2H_3)。集合

B30+P⊆3B3 B_3^0+P\subseteq3B_3

仍是分离集。相同锚点时由 PP 的定义保证;不同锚点若发生碰撞,由式 (Third-location) 会得到锚点差在允许平移后仅为 O((d+1)2νR#)O((d+1)^2\nu R_\#),与锚点分离矛盾。

因此式 (Sumset-packing) 对 m=3m=3 给出

∣B30∣∣P∣≤r03M,∣P∣≤Cr03L/ρ. |B_3^0||P|\le r_0^3M, \qquad |P|\le Cr_0^3L/\rho.

这里利用了全部分离锚点,消去了第三个 MM。

于是整个薄层可由至多

C(r02M)2r03L/ρ≤CK17(L/ρ)8M2(Slab-cover) C(r_0^2M)^2r_0^3L/\rho \le CK_1^7(L/\rho)^8M^2 \tag{Slab-cover}

个 ∏iUi(2Hi)\prod_iU_i(2H_i) 的平移覆盖。

10. 每个覆盖盒至多容纳一个带指标输出

所有 tv+ft_v+f 都满足式 (Slab):将第二段和最后一段的环带式相加即可。还需证明这些带指标输出在覆盖尺度上彼此分离。

10.1 同一平移中的两个不同三元组

若 f,f′∈Ff,f'\in F 不同,至少有一个坐标标签不同。它们最后一段的出现证书都早于全部未来块,即倒尺度都更大。因此式 (Separated) 的间隔大于对应 Ui(4Hi)U_i(4H_i) 的平移与标量宽度。

同一覆盖盒内两点的坐标差必须在 Ui(4Hi)U_i(4H_i) 中,故 tv+ft_v+f 和 tv+f′t_v+f' 不能在同一盒中。

10.2 不同平移之间的两个输出

考虑 tv+ft_v+f 与 tv′+f′t_{v'}+f',设较大的第二段倒尺度为 RbigR_{\rm big}。该三元组的环带剩余量绝对值在

[μRbig, νRbig] [\mu R_{\rm big},\,\nu R_{\rm big}]

中。另一第二段和两个最后一段的剩余量,总绝对值至多为 μRbig/10\mu R_{\rm big}/10,这由 Γ\Gamma 间隔保证。

因此输出差的线性形式加一个 O(B)O(B) 指标平移后,绝对值处于

[9μRbig/10, 2νRbig]. [9\mu R_{\rm big}/10,\,2\nu R_{\rm big}].

若两输出在同一覆盖盒中,其坐标差属于 Ui(4Hi)U_i(4H_i)。盒宽造成的额外标量误差至多为

C(d+1)2νmax⁡iRfuture,i+≤μRbig/10. C(d+1)^2\nu\max_iR_{\rm future,i}^+ \le\mu R_{\rm big}/10.

所有平移指标合并后仍至多为 C(d+1)2B≤QC(d+1)^2B\le Q。这将产生一个纯平移,其绝对值处于

[4μRbig/5, 3νRbig], [4\mu R_{\rm big}/5,\,3\nu R_{\rm big}],

落在式 (Grid-gap) 禁止的较窄区间中,矛盾。

所以覆盖盒与带指标输出至多一一匹配,既排除了同一平移内部的重合,也排除了不同平移产生同一输出。

11. 比较输出数与覆盖数

由式 (Translators) 与式 (Last-triples),

q∣F∣≥c ρ2δℓLM2. q|F|\ge c\,\frac{\rho^2}{\delta\ell L}M^2.

与式 (Slab-cover) 比较并消去 M2M^2,得到

cρ2δℓL≤CK17(L/ρ)8,ρ10≤CδℓK17L9. c\frac{\rho^2}{\delta\ell L} \le CK_1^7(L/\rho)^8, \qquad \rho^{10}\le C\delta\ell K_1^7L^9.

由于 ℓ,K1,L≥1\ell,K_1,L\ge1,可以稍放宽为

ρ≤CℓK1Lδ1/10.(Combination-mass) \rho\le C\ell K_1L\delta^{1/10}. \tag{Combination-mass}

先前省去的 ρ≤Cδℓ\rho\le C\delta\ell 情形也满足此式。

12. 最后选择两个辅助小参数

组合数由式 (Configurations) 控制。将组合质量、未覆盖质量以及式 (Nonfuture) 相加,得到

M−2∑s: Ns≤δM2Ns≤C(J0κ+Lα+ℓLJ04K14δ1/10)≤C(Lκα+Lα+ℓL29α−4κ−24δ1/10).(Before-choice) \begin{aligned} M^{-2}\sum_{s:\,N_s\le\delta M^2}N_s &\le C\left( J_0\kappa+\sqrt{L\alpha} +\ell L J_0^4K_1^4\delta^{1/10} \right)\\ &\le C\left( \frac{L\kappa}{\alpha} +\sqrt{L\alpha} +\ell L^{29}\alpha^{-4}\kappa^{-24}\delta^{1/10} \right). \end{aligned} \tag{Before-choice}

最后一项的 L29L^{29} 来自

L⋅L4⋅L24, L\cdot L^4\cdot L^{24},

分别对应组合质量、四个计数块选择与四份差集覆盖成本。

当 δ\delta 足够小时,取

α=δ1/1040,κ=α2. \alpha=\delta^{1/1040},\qquad \kappa=\alpha^2.

此时 δ≤α/2\delta\le\alpha/2。三个 δ\delta 指数分别为

11040,12080,110−41040−481040=120. \frac1{1040},\qquad \frac1{2080},\qquad \frac1{10}-\frac4{1040}-\frac{48}{1040} =\frac1{20}.

因 0<δ≤10<\delta\le1,最小指数 1/20801/2080 给出统一上界,且 ℓ,L≥1\ell,L\ge1,式 (Before-choice) 就成为式 (Sparse-count)。

对其余 δ\delta,直接使用总质量 LM2LM^2,增大一个绝对常数便得到同一结果。舍入保持标签与元组的离散索引,也保持每个 NsN_s。工作参数的 ν/μ\nu/\mu 为原比值的四倍,因此

ℓwork≤ℓold+2≤3ℓold. \ell_{\rm work}\le\ell_{\rm old}+2\le3\ell_{\rm old}.

于是网格估计给回原命题的同一 ℓ\ell 因子,只有绝对常数改变。所有估计不依赖 h0h_0,并且这里只需对给定的有限数据取一次充分细的格,无需任何无限尺度极限。

13. 这一收益怎样用于 D

令

c′=1/2080,p0=1−c′/2. c'=1/2080,\qquad p_0=1-c'/2.

把尺度按 NsN_s 相对 M2M^2 的二进大小分组,式 (Sparse-count) 中的 δc′\delta^{c'} 抵消 p0<1p_0<1 对小计数的放大,得到

∑sNsp0≤C(明确参数成本) M2p0. \sum_sN_s^{p_0} \le C(\text{明确参数成本})\,M^{2p_0}.

随后 D 的证明把它与一次幂配对计数插值,再使用跨组角色数界求振幅和。这一有限引理本身不证明标量核式、角色数界或纯平移间隙;那些适用前提仍须由各自章节提供。

本有限证明已完成单独审读。核对范围为上述有限组合命题及其与 D §6.6 引用的对应,不包括 H 的其他解析与几何证明,也不包括 A/B 使用的 R 多重混合命题。