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成功高度之后:从标量 Fourier 展开到频率测试

本章精读 An L3L^3 bound for the trilinear Hilbert transform,固定 October 5 稿,具体是第 78 页式 (29),以及第 79–81 页 §9.2 的式 (30)–(33)。

目标是解释:成功高度给出的有限模式展开,怎样变成带衰减权重的频率测试;三个核心角色时,第四个角色为什么必须携带一个 Fourier 平方质量。有限稀疏计数是接下来的 §9.3 Lemma 9.1,不是 §9.1,也不在本章重新证明。

返回 H 导读

1. 本章从哪些已经列明的条件开始

固定一个保留尝试的根 RR、一个局部化叶、一个实际使用格 I=IsI=I_s 和组 GG。记

r=∣I∣,Rs=r−1,x∗∈I. r=|I|,\quad R_s=r^{-1},\quad x^*\in I.

所有模式列表都有限。核心角色集合 J⊂{0,1,2,3}J\subset\{0,1,2,3\} 的大小为 m0=3m_0=3 或 44;若只有三个核心角色,余下的侧角色记为 ll。仍取 c=(−1,3,−3,1)c=(-1,3,-3,1)。

本章输入包括:源 Lemma 8.4 的成功前驱唯一性和最小 CURRENT 分量上的谓词一致性;Lemma 8.10 的遗传代表与分离;Lemma 8.11 的分量近正交;式 (26) 的分量大小;Proposition 8.12 的路径预算。这些结构不能从下面一次 Fourier 展开自行推出。

参数 D∗D_* 控制有限目录和绝对系数预算,log⁡D∗≤poly⁡(P,k)\log D_*\le\operatorname{poly}(P,k)。所有精度指数先固定,然后选择预滞后及 Fourier 截断。扩大 D∗D_* 一个固定幂不会改变其对数预算。实际格的深度位于相应块的深度范围中,而不是把空间区间 II 当作一个深度区间。

2. 成功高度给出的真实标量模型

先说明参数。组的共同曲率标签记为 zz,Q0Q_0 是清除 CzC_z 分母的共同整数,ϑ=θz/Q0\vartheta=\theta_z/Q_0。源 §8.3 固定 Δ=10\Delta=10,并取

Lh=6h,Eh=A0h+1,0≤h≤J∗, L_h=6^h,\quad E_h=A_0^{h+1},\quad 0\le h\le J_*,

其中 A0A_0 是按此前高度、Fourier 截断和目录预算选定的足够大整数,J∗J_* 是有限最高高度。EhE_h 是整数移位半径,不是投影算子。每次高度都在源文指定的上部范围

Hup={h∈Z:⌈4δ∗J∗⌉≤h≤J∗} \mathcal H_{\mathrm{up}}=\{h\in\mathbb Z:\lceil4\delta_*J_*\rceil\le h\le J_*\}

独立均匀抽取,且此前选择 J∗J_* 足够大,使其下端至少为 Δ\Delta。最小 CURRENT 分量上的谓词一致性与每个核心模式至多 2δ∗2\delta_* 的坏密度,均在这个范围中使用。固定最终成功高度 h∈Huph\in\mathcal H_{\mathrm{up}},置

ξ=ϑ/Lh−Δ,γj∗=ωaj(x∗), \xi=\vartheta/L_{h-\Delta},\quad \gamma_j^*=\omega_{a_j}(x^*),

其中 aja_j 是所选前驱的继承代表。PRE 路径和预滞后使每个所选核心模式的斜率可以写成 γj∗+nj⋅ξ\gamma_j^*+n_j\cdot\xi,误差乘以 rr 后极小;其二次 Taylor 误差也极小。

因此第 jj 个物理核心参数满足源式 (29):

fjsel(y)=e(cjpρj(y))e(γj∗(y−x∗))gj(ξ(y−x∗))+Errj(y).(模型) f_j^{\mathrm{sel}}(y) =e(c_jp_{\rho_j}(y))e(\gamma_j^*(y-x^*)) g_j(\xi(y-x^*))+\mathrm{Err}_j(y). \tag{模型}

记所选绝对模式系数和为 AjA_j。可取

∥Errj∥∞≤D∗−150Aj. \|\mathrm{Err}_j\|_\infty\le D_*^{-150}A_j.

这里先使用真实周期 cutoff,乘以有限模式三角多项式,识别共同的 progression multiplier;之后才把 cutoff 截断成有限 Fourier 多项式。真实选中参数和真实 cutoff 模型的物理上界都不超过 AjA_j,截断后的模型可取上界 2Aj2A_j。

包括 multiplier 在内,在任一角色作锚点的坐标中,所需 Fourier 支持都包含于完整整数盒

∣n∣∞,∣m∣∞≤Bh′,Bh′=D∗5Eh−Δ.(完整盒) |n|_\infty,|m|_\infty\le B_h',\quad B_h'=D_*^5E_{h-\Delta}. \tag{完整盒}

盒子必须覆盖所有卷积及以后作差的范围。通过允许的预算扩大,可以用 D∗AjD_*A_j 控制每个 gjg_j 的 Wiener 范数,用 D∗D_* 控制截断 multiplier 的 Wiener 范数。精度选择使截断尾部也不超过所需的固定逆幂误差。

3. Tiny/huge 条件必须作用于差频率

成功高度提供非例外 primary 及一个有理子空间 KB⊂RdK_B\subset\mathbb R^d,其中 dd 是当前水平维数。我们需要如下定量二分,对完整 Fourier 范围中的每个字符差 nn 都成立:

n∈KB⟹∣rn⋅ξ∣≤εgap, n\in K_B\quad\Longrightarrow\quad |rn\cdot\xi|\le\varepsilon_{\mathrm{gap}},
n∉KB⟹∣rn⋅ξ∣≥Mgap.(Gap) n\notin K_B\quad\Longrightarrow\quad |rn\cdot\xi|\ge M_{\mathrm{gap}}. \tag{Gap}

小量可以小到任意预先指定的 D∗D_* 逆幂;大量可以大到任意预先指定的固定幂。下面要求 Mgap>10D∗250M_{\mathrm{gap}}>10D_*^{250},且 εgap\varepsilon_{\mathrm{gap}} 足以吸收所有有限 Wiener 成本。

这不是只检验每个原频率的条件。例如两个本身都很大的频率仍可能相差很小;平方范数及两个参考频率的分离都要检验它们的差。

令

L=KB∩Zd,H=L⊥={u∈Td:e(n⋅u)=1 对所有 n∈L}. \mathcal L=K_B\cap\mathbb Z^d,\quad H=\mathcal L^\perp =\{u\in\mathbb T^d:e(n\cdot u)=1\text{ 对所有 }n\in\mathcal L\}.

若非零整数 qq 满足 qn∈Lqn\in\mathcal L,则 n∈KBn\in K_B,所以 n∈Ln\in\mathcal L。因此 L\mathcal L 是饱和格。整数基的标准消元把它化为无扭结的坐标子格,故其 annihilator HH 是连通环面,包括零维情形。其字符群为 Zd/L\mathbb Z^d/\mathcal L,并有

∫He(n⋅u) du=1L(n).(Haar 字符) \int_H e(n\cdot u)\,\mathrm{d}u=\mathbf1_{\mathcal L}(n). \tag{Haar 字符}

所有 Haar 测度均归一化为概率测度。

4. 区间平方平均怎样成为 Haar 平方平均

写有限展开 g(u)=∑ng^(n)e(n⋅u)g(u)=\sum_n\widehat g(n)e(n\cdot u)。对一个差频率 vv,归一化区间平均为

JI(v)=1r∫Ie(v⋅ξ(y−x∗)) dy. J_I(v)=\frac1r\int_Ie(v\cdot\xi(y-x^*))\,\mathrm{d}y.

若 v∈Lv\in\mathcal L,因 ∣y−x∗∣≤r|y-x^*|\le r,

∣JI(v)−1∣≤2π∣rv⋅ξ∣≤2πεgap. |J_I(v)-1|\le2\pi|rv\cdot\xi|\le2\pi\varepsilon_{\mathrm{gap}}.

若 v∉Lv\notin\mathcal L,直接积分指数函数得到

∣JI(v)∣≤1πr∣v⋅ξ∣≤1πMgap. |J_I(v)|\le\frac1{\pi r|v\cdot\xi|}\le\frac1{\pi M_{\mathrm{gap}}}.

展开 ∣g∣2|g|^2,逐项与 Haar 字符积分比较:

∣1r∫I∣g(ξ(y−x∗))∣2 dy−∥g∥L2(H)2∣≤C(εgap+Mgap−1)∥g∥W2.(平均比较) \left|\frac1r\int_I|g(\xi(y-x^*))|^2\,\mathrm{d}y-\|g\|_{L^2(H)}^2\right| \le C(\varepsilon_{\mathrm{gap}}+M_{\mathrm{gap}}^{-1})\|g\|_{\mathrm W}^2. \tag{平均比较}

有限性保证无需交换未经控制的无限求和。精度选择后,右端至多为 D∗−100Aj2D_*^{-100}A_j^2。

现在解释式 (30) 的分量控制。记 Djsel\mathcal D_j^{\mathrm{sel}} 为所选最小 CURRENT 分量;由于谓词一致,选中的是整个核心小计 ADA_D。定义

A(D)=∑m 为核心m∈D∣αm∣,wD=(∥AD∥2,I+D∗−30A(D))2. A(D)=\sum_{\substack{m\text{ 为核心}\\m\in D}}|\alpha_m|,\quad w_D=\bigl(\|A_D\|_{2,I}+D_*^{-30}A(D)\bigr)^2.

源式 (26) 就是 σFj2=∑D⊂FjwD\sigma_{F_j}^2=\sum_{D\subset F_j}w_D。Lemma 8.11 对任意不同最小分量内的系数小计提供

∥∑DAD∥2,I≤C(∑D∥AD∥2,I2)1/2. \left\|\sum_DA_D\right\|_{2,I} \le C\left(\sum_D\|A_D\|_{2,I}^2\right)^{1/2}.

这里只需其上界一侧。模型误差和平均比较的平方根因此给出

aj′≤C(∑D∈Djsel∥AD∥2,I2)1/2+CD∗−50∑D∈DjselA(D). a_j'\le C\left(\sum_{D\in\mathcal D_j^{\mathrm{sel}}}\|A_D\|_{2,I}^2\right)^{1/2} +CD_*^{-50}\sum_{D\in\mathcal D_j^{\mathrm{sel}}}A(D).

平方后得到

(aj′)2=∥gj∥L2(H)2≤C∑D∈DjselwD.(分量控制) (a_j')^2=\|g_j\|_{L^2(H)}^2 \le C\sum_{D\in\mathcal D_j^{\mathrm{sel}}}w_D. \tag{分量控制}

为核误差吸收,若至多有 D∗D_* 个分量,则

D∗−100(∑DA(D))2≤D∗−99∑DA(D)2≤D∗−60∑DA(D)2. D_*^{-100}\left(\sum_DA(D)\right)^2 \le D_*^{-99}\sum_DA(D)^2 \le D_*^{-60}\sum_DA(D)^2.

最后一项已包含在 ∑DwD\sum_Dw_D 中。增强空间的范数控制物理分量,所以丢掉私有坐标不会增加右端所需预算。

5. 四因子的 Haar 估计究竟用了什么

在 H2H^2 上考虑四个 progression 坐标 u+(j−l′)vu+(j-l')v。任意不同的两个坐标定义的整数线性映射,其行列式为非零整数 j′−jj'-j。连通环面上的非零整数倍映射满射,故这两个坐标具有独立 Haar 分布。

本章实际所需的四因子界还可以直接证明:

∫H2∏j=03∣hj(u+(j−l′)v)∣ du dv≤(∫H2∣h0(u−l′v)h1(u+(1−l′)v)∣2)1/2⋅(∫H2∣h2(u+(2−l′)v)h3(u+(3−l′)v)∣2)1/2=∏j=03∥hj∥L2(H).(四因子) \begin{aligned} &\int_{H^2}\prod_{j=0}^3|h_j(u+(j-l')v)|\,\mathrm{d}u\,\mathrm{d}v\\ &\quad\le \left(\int_{H^2}|h_0(u-l'v)h_1(u+(1-l')v)|^2\right)^{1/2}\\ &\quad\cdot \left(\int_{H^2}|h_2(u+(2-l')v)h_3(u+(3-l')v)|^2\right)^{1/2} =\prod_{j=0}^3\|h_j\|_{L^2(H)}. \end{aligned} \tag{四因子}

两个相邻配对映射的行列式均为 11,所以这个具体 L2L^2 界对任意紧阿贝尔群也成立。连通性用于前面“任意两坐标独立”的较强陈述,不能声称它是这一相邻配对界的必要条件。插入一致有界 multiplier 只增加其上界因子。

6. 四条 Fourier 消失线

以角色 l′l' 作锚点,置

yl′=x∗+rh,t=rv,yj=x∗+r(h+(j−l′)v). y_{l'}=x^*+rh,\quad t=rv,\quad y_j=x^*+r(h+(j-l')v).

归一化核记为 Ws(h,v)W_s(h,v),定义正号 Fourier 变换

Fs(α,β)=∬Ws(h,v)e(αh+βv) dh dv. \mathcal F_s(\alpha,\beta)= \iint W_s(h,v)e(\alpha h+\beta v)\,\mathrm{d}h\,\mathrm{d}v.

原核四个边缘积分均为零。固定 jj,换元 u=h+(j−l′)vu=h+(j-l')v,于是

Fs(α,(j−l′)α)=∫e(αu)[∫Ws(u−(j−l′)v,v) dv]du=0.(消失线) \mathcal F_s(\alpha,(j-l')\alpha) =\int e(\alpha u) \left[\int W_s(u-(j-l')v,v)\,\mathrm{d}v\right]\mathrm{d}u=0. \tag{消失线}

所以一般锚点的四条斜率为 j−l′j-l'。下面四核心部分取 l′=0l'=0,才可把四条线写成 β=jα\beta=j\alpha。

平滑紧支撑使 Fs\mathcal F_s 及其各阶导数快速衰减,常数对格 II 统一。记

d(α,β)=min⁡0≤j≤3∣β−jα∣,ν≍max⁡(1,∣α∣,∣β∣),μ≍min⁡(1,d(α,β)). d(\alpha,\beta)=\min_{0\le j\le3}|\beta-j\alpha|,\quad \nu\asymp\max(1,|\alpha|,|\beta|),\quad \mu\asymp\min(1,d(\alpha,\beta)).

在 d≤1d\le1 时向最近消失线使用均值定理,附近点的频率大小与原点频率大小可比;在 d>1d>1 时直接用快速衰减。因此对每个固定 NN,

∣Fs(α,β)∣≤CNμν−N.(线衰减) |\mathcal F_s(\alpha,\beta)|\le C_N\mu\nu^{-N}. \tag{线衰减}

零距离先按消失线处理,不给零数选正二进尺度。

7. 四核心:为何只能保留一个完整陪集对

置 U0=D∗250U_0=D_*^{250},并定义

Q=∑jγj∗,T=∑jjγj∗. Q=\sum_j\gamma_j^*,\quad T=\sum_jj\gamma_j^*.

令

D(u,v)=Rz(u,v)∏j=03gj(u+jv), D(u,v)=R_z(u,v)\prod_{j=0}^3g_j(u+jv),

其中 RzR_z 为真实共同分支相位的平滑周期 multiplier 截断,具有一致上界。其 Fourier 展开把局部形式写成

∑n,mD^(n,m)Fs(r(Q+n⋅ξ),r(T+m⋅ξ)).(采样) \sum_{n,m}\widehat D(n,m) \mathcal F_s\bigl(r(Q+n\cdot\xi),r(T+m\cdot\xi)\bigr). \tag{采样}

在完整盒中寻找一对 (n0,m0)(n_0,m_0),使两个归一化实频率的绝对值都不超过 U0U_0。参考的选择只依赖完整盒、格、代表及固定规则,不依赖历史失败掩膜。

若两个频率对都适中,它们的差在每个坐标中至多为 2U02U_0。Gap 因而迫使对应整数差属于 L\mathcal L。所以适中频率只可能属于一个陪集对

(n0+L,m0+L). (n_0+\mathcal L,m_0+\mathcal L).

同一陪集内的归一化实频率与参考相差至多 εgap\varepsilon_{\mathrm{gap}};未归一化差则至多为 εgap/r\varepsilon_{\mathrm{gap}}/r。

保留这个陪集对时要把其中所有实际 Fourier 系数一起保留,即使某个频率因微小误差刚好越过 U0U_0 的边界。整体系数和准确等于

∫H2D(u,v)e(−n0⋅u−m0⋅v) du dv.(全陪集系数) \int_{H^2}D(u,v)e(-n_0\cdot u-m_0\cdot v)\,\mathrm{d}u\,\mathrm{d}v. \tag{全陪集系数}

若只保留阈值内的碎片,就失去这个 Haar 系数恒等式。

8. 四核心的大小、舍弃与误差

四因子界说明全陪集系数的绝对值不超过 C∏jaj′C\prod_ja_j'。在保留陪集内以参考值替换 Fourier 核,由其一致 Lipschitz 界和 Wiener 成本,误差为允许的极小绝对量。其他陪集没有适中点,使用快速衰减。

设参考归一化频率为 (α0,β0)(\alpha_0,\beta_0)。如果不存在参考,或者

min⁡j∣β0−jα0∣<U0−1, \min_j|\beta_0-j\alpha_0|<U_0^{-1},

则整项可以放入绝对误差。否则再给正数选择二进参数

μ≍min⁡(1,min⁡j∣β0−jα0∣),ν≍max⁡(1,∣α0∣,∣β0∣). \mu\asymp\min(1,\min_j|\beta_0-j\alpha_0|),\quad \nu\asymp\max(1,|\alpha_0|,|\beta_0|).

于是四核心贡献满足

CNμν−N∏jaj′(四核心界) C_N\mu\nu^{-N}\prod_ja_j' \tag{四核心界}

加允许的绝对误差。舍弃近消失线项时应先用系数绝对和与 U0−1U_0^{-1},不要先把很小的误差取小于 11 的幂。

9. 三核心:侧角色必须先去共同分支相位

设侧角色为 ll,插入一个新鲜随机平移 cutoff ζρl\zeta^{\rho_l}。其期望为与位置无关的常数

cζ=Eρlζρl≥1/2. c_\zeta=\mathbb E_{\rho_l}\zeta^{\rho_l}\ge1/2.

在原形式外保留因子 cζ−1c_\zeta^{-1},并定义

S′=ζρle(−clpρl)Sphys.(侧参数) S'=\zeta^{\rho_l}e(-c_lp_{\rho_l})S_{\mathrm{phys}}. \tag{侧参数}

由于 ∣ζρl∣≤1|\zeta^{\rho_l}|\le1 及分支相位模为 11,

∥S′∥2,I≤∥S∥2,I. \|S'\|_{2,I}\le\|S\|_{2,I}.

负号不可漏:源模型中的共同分支相位要与侧角色补齐以后才能变成周期 multiplier。

现在以 l′=ll'=l 为锚点,

Q=∑j≠lγj∗,Tl=∑j≠l(j−l)γj∗. Q=\sum_{j\ne l}\gamma_j^*,\quad T_l=\sum_{j\ne l}(j-l)\gamma_j^*.

只在纵向盒中寻找参考 m0m_0,满足

∣β∣=∣r(Tl+m0⋅ξ)∣≤U0. |\beta|=|r(T_l+m_0\cdot\xi)|\le U_0.

没有参考或 ∣β∣<U0−1|\beta|<U_0^{-1} 的情形放进绝对误差;其余定义

μ≍min⁡(1,∣β∣),ν≍max⁡(1,∣β∣). \mu\asymp\min(1,|\beta|),\quad \nu\asymp\max(1,|\beta|).

此处只用锚点角色对应的 β=0\beta=0 消失线。

10. 纵向积分留下一个 L2L^2 横向系数序列

定义

Wβ(h)=∫Ws(h,v)e(βv) dv. W_\beta(h)=\int W_s(h,v)e(\beta v)\,\mathrm{d}v.

它支撑于锚点区间内部。锚点边缘消失给出 W0(h)=0W_0(h)=0;在 β\beta 很小时用均值定理,在大频率时对 vv 分部积分。因此任意固定阶数的 hh 导数均满足

∥∂haWβ∥∞≤Ca,Nμν−N.(纵向衰减) \|\partial_h^aW_\beta\|_\infty\le C_{a,N}\mu\nu^{-N}. \tag{纵向衰减}

令

D(u,v)=Rz(u,v)∏j≠lgj(u+(j−l)v),Dm0(u)=∫HD(u,v)e(−m0⋅v) dv. D(u,v)=R_z(u,v)\prod_{j\ne l}g_j(u+(j-l)v),\quad D_{m_0}(u)=\int_HD(u,v)e(-m_0\cdot v)\,\mathrm{d}v.

对任意 ∥q∥L2(H)≤1\|q\|_{L^2(H)}\le1,把 q‾(u)\overline q(u) 当作锚点的第四因子,四因子界给出

∣∫HDm0(u)q(u)‾ du∣≤C∏j≠laj′. \left|\int_HD_{m_0}(u)\overline{q(u)}\,\mathrm{d}u\right| \le C\prod_{j\ne l}a_j'.

由 Hilbert 空间对偶性,

∥Dm0∥L2(H)≤C∏j≠laj′.(横向系数范数) \|D_{m_0}\|_{L^2(H)}\le C\prod_{j\ne l}a_j'. \tag{横向系数范数}

将其 Fourier 系数按 Zd/L\mathbb Z^d/\mathcal L 合并。Parseval 说明合并系数序列的 ℓ2\ell^2 范数具有同一上界,而不是把系数的绝对和作为核心大小。

每个横陪集在完整盒中选一个参考 nn。不同参考的归一化实频率 rn⋅ξrn\cdot\xi 相差超过 11;同一陪集内归一化实频率差不超过 εgap\varepsilon_{\mathrm{gap}}。用参考替换其余频率时,对侧参数用 L2L^2 配对控制误差,不要求侧参数有绝对可和 Fourier 系数。

11. Schur 界的行和列都必须数

在 II 上用正交 Fourier 基展开侧参数:

S′(y)=∑k′∈ZS^I′(k′)e(k′(y−x∗)/r),∑k′∣S^I′(k′)∣2=∥S′∥2,I2. S'(y)=\sum_{k'\in\mathbb Z}\widehat S'_I(k')e(k'(y-x^*)/r),\quad \sum_{k'}|\widehat S'_I(k')|^2=\|S'\|_{2,I}^2.

先对侧 Fourier 级数作有限截断。下面的 Schur 界与截断长度无关;证明后用 Fourier 级数在 L2(I)L^2(I) 中收敛,以及与固定有界光滑核配对的连续性,令截断长度趋于无穷。整个过程不要求逐点收敛或绝对收敛。

对一个横参考 nn,记

λn=r(Q+n⋅ξ). \lambda_n=r(Q+n\cdot\xi).

剩余矩阵配对的条目为一个受控的 Fourier 积分,因而

∣Mn,k′∣≤CN,Aμν−N(1+∣k′+λn∣)−A.(矩阵) |M_{n,k'}|\le C_{N,A}\mu\nu^{-N}(1+|k'+\lambda_n|)^{-A}. \tag{矩阵}

这里相加的是归一化横向实频率和整数侧 Fourier 频率。

按二进半径 Λ=1,2,4,…\Lambda=1,2,4,\ldots 分壳。固定一行 nn,因 k′k' 为整数,壳内至多有 CΛC\Lambda 项;固定一列 k′k',因 λn\lambda_n 两两 11-分离,同样至多有 CΛC\Lambda 项。因此壳矩阵的最大绝对行和、列和都不超过

CN,Aμν−NΛ1−A. C_{N,A}\mu\nu^{-N}\Lambda^{1-A}.

Schur 不等式可直接由两次加权 Cauchy–Schwarz 得到

∥M(Λ)∥ℓ2→ℓ2≤sup⁡n∑k′∣Mn,k′(Λ)∣sup⁡k′∑n∣Mn,k′(Λ)∣. \|M^{(\Lambda)}\|_{\ell^2\to\ell^2} \le\sqrt{\sup_n\sum_{k'}|M^{(\Lambda)}_{n,k'}| \sup_{k'}\sum_n|M^{(\Lambda)}_{n,k'}|}.

取 A≥N+1A\ge N+1,得到 CNμν−NΛ−NC_N\mu\nu^{-N}\Lambda^{-N}。只检查整数频率造成的行计数,而漏掉横参考分离所控制的列计数,不足以证明这个界。

12. 完整窗口定义与新鲜偏移平均

定义窗口

WΛ={k′∈Z: ∣k′+r(Q+n⋅ξ)∣≤2Λ 对完整盒内某个 n}. \mathcal W_\Lambda= \{k'\in\mathbb Z:\ |k'+r(Q+n\cdot\xi)|\le2\Lambda \text{ 对完整盒内某个 }n\}.

注意这里用完整盒,不能只用当前失败掩膜选出的模式。定义平均平方质量的平方根

bΛ2=Eρl∑k′∈WΛ∣S^I′(k′)∣2.(窗口质量) b_\Lambda^2= \mathbb E_{\rho_l}\sum_{k'\in\mathcal W_\Lambda}|\widehat S'_I(k')|^2. \tag{窗口质量}

对每个新鲜偏移先应用矩阵界与横向系数范数,再对偏移使用 Cauchy–Schwarz,得到源式 (32) 的形式

CNμν−N∏j≠laj′∑Λ=1,2,4,…Λ≤U0Λ−NbΛ.(三核心界) C_N\mu\nu^{-N}\prod_{j\ne l}a_j' \sum_{\substack{\Lambda=1,2,4,\ldots\\\Lambda\le U_0}} \Lambda^{-N}b_\Lambda. \tag{三核心界}

外面的 cζ−1≤2c_\zeta^{-1}\le2 已吸收到绝对常数。大于 U0U_0 的壳由同一 Schur 估计或普通 L2L^2 配对控制在绝对误差内。

对单个窗口,Parseval 只说明 bΛ2≤∥S∥2,I2b_\Lambda^2\le\|S\|_{2,I}^2。以后若要对很多三元组求平方和,还需要对应窗口族的不交性或受控重数。例如不同窗口中心集彼此距离超过 4Λ4\Lambda,就保证半径 2Λ2\Lambda 的窗口不交。这个几何条件由后续分离测试核实,不能从单窗口 Parseval 直接推出任意三元组平方和界。

同一个格中所有被测试三元组必须共用同一个新鲜偏移 ρl\rho_l。这样在固定偏移下可先对不交窗口求和,再取期望。逐三元组重抽偏移会丢掉这条直接共同平方预算。

13. 绝对误差为什么不乘失败历史数

逐角色替换模型、Fourier 截断、同陪集频率替换、远频尾部和舍弃近消失线项,均可控制为

CD∗−100∏j∈JAj,(绝对误差) CD_*^{-100}\prod_{j\in J}A_j, \tag{绝对误差}

若有侧角色,再乘 ∥S∥2,I\|S\|_{2,I}。例如模型误差 D∗−150AjD_*^{-150}A_j 与其他角色的物理上界相乘,直接保留足够余量;即使只调用有限的 Wiener 成本,也有远强于 −100-100 的余量。所有精度幂在参数选择以前固定。

关键是按纯模式元组先展开绝对系数和。每次从 Hup\mathcal H_{\mathrm{up}} 独立均匀抽高度,保留该元组第一次所有角色都成功的时刻。单次成功概率至少为

1−2m0δ∗>0, 1-2m_0\delta_*>0,

所以该元组所有第一次成功历史的总概率恰好为 11。因此误差对全部历史求期望后,仍只有这一个纯元组的绝对系数乘积,不出现失败历史数。

源文把这种误差沿路径积分成 O(e−k∣R∣)O(e^{-k}|R|) 时,还使用目录、系数和保留大小的路径预算。本章证明上述局部绝对误差及无历史数损失;全局路径预算仍是第 8 节给出的输入。数值误差始终在取小于 11 的幂之前单独估计。

14. 失败次数怎样转成分量大小的概率幂

固定最终成功高度和分量元组。若之前有 nn 次失败,把每次失败分配给第一个失败角色;至多有 m0nm_0^n 种分配。记角色 jj 被分配 njn_j 次,故 ∑jnj=n\sum_jn_j=n。

在最小 CURRENT 分量上谓词一致,所以选中条件是对整个权重 wDw_D 的开关。每次分配给该角色的独立高度,失败概率至多为 2δ∗2\delta_*。忽略额外成功条件只会增大概率,因而分量控制给出

aj′≤CσFj,E(aj′)2≤C(2δ∗)njσFj2.(失败二阶矩) a_j'\le C\sigma_{F_j},\quad \mathbb E(a_j')^2\le C(2\delta_*)^{n_j}\sigma_{F_j}^2. \tag{失败二阶矩}

这里期望是在先前抽取高度的原始乘积概率上计算,失败和成功要求留在掩膜指示函数中。不能改成“条件于前 nn 次已经失败”的概率;那样这些小概率因子就消失了。

不同角色使用同一高度,彼此不独立。正确做法是 Hölder,再用确定上界把二阶矩升到 m0m_0 阶:

E∏jaj′≤∏j(E(aj′)m0)1/m0≤Cm0(2δ∗)n/m0∏jσFj.(历史衰减) \begin{aligned} \mathbb E\prod_ja_j' &\le\prod_j\bigl(\mathbb E(a_j')^{m_0}\bigr)^{1/m_0}\\ &\le C^{m_0}(2\delta_*)^{n/m_0}\prod_j\sigma_{F_j}. \end{aligned} \tag{历史衰减}

于是全部历史由几何级数

∑n≥0m0n(2δ∗)n/m0 \sum_{n\ge0}m_0^n(2\delta_*)^{n/m_0}

控制,只需预先取 m0(2δ∗)1/m0<1m_0(2\delta_*)^{1/m_0}<1。

15. 式 (33) 到底交给下一节什么

再按最终高度、类型和二进大小分箱。核心角色的 σj\sigma_j 是源式 (26) 的大小分箱;侧角色的 σl\sigma_l 是 bΛb_\Lambda 的分箱。四核心时设 Λ=1\Lambda=1。所有频率与大小参数固定后,局部贡献被下式控制:

CNμν−NΛ−N(∏j=03σj)NsG,(计数接口) C_N\mu\nu^{-N}\Lambda^{-N} \left(\prod_{j=0}^3\sigma_j\right)N_s^G, \tag{计数接口}

加前面单独处理的绝对误差。NsGN_s^G 是在当前格通过非忽略频率测试的核心标签元组数;同一元组每个尺度至多计一次。

这正是 §9.3 Lemma 9.1 的有限组合输入。之后的幂估计必须把 NsGN_s^G 保留在幂内,并在次可加性以前使用原始格上的最小值。本章没有从三核心 Fourier 界直接推出整个跨尺度稀疏计数,也没有自动证明 H 的主定理。