« Lambda counting » : différence entre les versions
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This means that <math>LB(n,k)</math> reaches its maximum for <math>n</math> fixed when <math>k</math> |
This means that <math>LB(n,k)</math> reaches its maximum for <math>n</math> fixed when <math>k</math> |
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is near to <math>\frac{n}{W(4en)}</math> which is likely not to be an integer. However, there are at least <math>\left\lfloor \frac{n \ln\ln(4en)}{\ln^2(4en)}\right\rfloor</math> integer between <math>\frac{n}{W(4en)}</math> and <math>\frac{n}{\ln(4en)}</math>. Indeed, using our inequalities on Lambert W function, we have: |
is near to <math>\frac{n}{W(4en)}</math> which is likely not to be an integer. However, there are at least <math>\left\lfloor \frac{n \ln(\ln(4en))}{\ln^2(4en)}\right\rfloor</math> integer between <math>\frac{n}{W(4en)}</math> and <math>\frac{n}{\ln(4en)}</math>. Indeed, using our inequalities on Lambert W function, we have: |
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<center><math>\frac{n}{W(4en)}-\frac{n}{\ln(4en)} = \frac{n (\ln(4en) - W(4en))}{W(4en)\ln(4en)} \leq \frac{n \ln(\ln(4en))}{\ln^2(4en)}</math></center> |
<center><math>\frac{n}{W(4en)}-\frac{n}{\ln(4en)} = \frac{n (\ln(4en) - W(4en))}{W(4en)\ln(4en)} \leq \frac{n \ln(\ln(4en))}{\ln^2(4en)}</math></center> |
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Version du 18 octobre 2008 à 08:46
Introduction
The question is: among programs, what is the probability of having a fixed property.
what kind of program : turing machines, cellular automata, combinatory logic, lambda calculus
what kind of properties : structural (for functional programs), behaviour (SN, weakly normalizable, ...
references to known results on : turing machines, cellular automata
we concentrate on combinatory logic, lambda calculus
Lambert function, Catalan and Motzkin numbers
Catalan numbers
- : Catalan numbers
Usual equivalent: which is obtained using Strirling formula. However, using stirling series: , we get that for we have
Thus, using this and , we have:
for all but also for .
Motzkin numbers
Lambert W function
The Lambert function is defined by the equation which has a unique solution in .
For , we have which implies that near . To prove this, it is enough to remark that
combinatory logic
results on combinatory logic
Generality on lambda calculus
what kind of distribution ?
we look only for densities,
for that we need size.
different size for variables: zero, one, binary with optimal size, binary with fixed size, debruijn indices in unary...
we concentrate on the simple one : variable of size zero (probably similar for size one ) more later for other size
generating functions
this does not work (by now) because radius of convergence 0
no known results for the number of terms of size n (denoted )
our results
(the proof of result of section k needs the result of section (k-1))
Upper and lower bounds for
For the lower bound, we will first count the number of lambda-terms of size starting with lambdas and having no other lambda below. This means that the lower part of the term is a binary tree of size with possibility for each leaf. Therefore we have:
And therefore, for , using our lower bound for and , we get:
Now, for fixed, we define (so Échec de l’analyse (SVG (MathML peut être activé via une extension du navigateur) : réponse non valide(« Math extension cannot connect to Restbase. ») du serveur « https://wikimedia.org/api/rest_v1/ » :): {\displaystyle LB(n,k) \geq \frac{K}{(n+1)^\frac{3}{2}} f\left(\frac{k}{n}\right)} ) and look for the maximum of this function. We have Échec de l’analyse (SVG (MathML peut être activé via une extension du navigateur) : réponse non valide(« Math extension cannot connect to Restbase. ») du serveur « https://wikimedia.org/api/rest_v1/ » :): {\displaystyle f'(\alpha) = n f(\alpha) \left(-\ln(4n\alpha) +\frac{1-\alpha}{\alpha}\right)} . Thus, Échec de l’analyse (SVG (MathML peut être activé via une extension du navigateur) : réponse non valide(« Math extension cannot connect to Restbase. ») du serveur « https://wikimedia.org/api/rest_v1/ » :): {\displaystyle f'(\alpha) \geq 0} is equivalent to Échec de l’analyse (SVG (MathML peut être activé via une extension du navigateur) : réponse non valide(« Math extension cannot connect to Restbase. ») du serveur « https://wikimedia.org/api/rest_v1/ » :): {\displaystyle \frac{1}{\alpha}e^{\frac{1}{\alpha}}\geq 4en} . The Lambert function begin increasing this means that Échec de l’analyse (SVG (MathML peut être activé via une extension du navigateur) : réponse non valide(« Math extension cannot connect to Restbase. ») du serveur « https://wikimedia.org/api/rest_v1/ » :): {\displaystyle f'(\alpha) \geq 0} is equivalent to Échec de l’analyse (SVG (MathML peut être activé via une extension du navigateur) : réponse non valide(« Math extension cannot connect to Restbase. ») du serveur « https://wikimedia.org/api/rest_v1/ » :): {\displaystyle \alpha \leq \frac{1}{W(4en)}} . Therefore, Échec de l’analyse (SVG (MathML peut être activé via une extension du navigateur) : réponse non valide(« Math extension cannot connect to Restbase. ») du serveur « https://wikimedia.org/api/rest_v1/ » :): {\displaystyle f(\alpha)} reaches a maximum for Échec de l’analyse (SVG (MathML peut être activé via une extension du navigateur) : réponse non valide(« Math extension cannot connect to Restbase. ») du serveur « https://wikimedia.org/api/rest_v1/ » :): {\displaystyle \alpha = \frac{1}{W(4en)}} .
This means that Échec de l’analyse (SVG (MathML peut être activé via une extension du navigateur) : réponse non valide(« Math extension cannot connect to Restbase. ») du serveur « https://wikimedia.org/api/rest_v1/ » :): {\displaystyle LB(n,k)} reaches its maximum for Échec de l’analyse (SVG (MathML peut être activé via une extension du navigateur) : réponse non valide(« Math extension cannot connect to Restbase. ») du serveur « https://wikimedia.org/api/rest_v1/ » :): {\displaystyle n} fixed when Échec de l’analyse (SVG (MathML peut être activé via une extension du navigateur) : réponse non valide(« Math extension cannot connect to Restbase. ») du serveur « https://wikimedia.org/api/rest_v1/ » :): {\displaystyle k} is near to Échec de l’analyse (SVG (MathML peut être activé via une extension du navigateur) : réponse non valide(« Math extension cannot connect to Restbase. ») du serveur « https://wikimedia.org/api/rest_v1/ » :): {\displaystyle \frac{n}{W(4en)}} which is likely not to be an integer. However, there are at least Échec de l’analyse (SVG (MathML peut être activé via une extension du navigateur) : réponse non valide(« Math extension cannot connect to Restbase. ») du serveur « https://wikimedia.org/api/rest_v1/ » :): {\displaystyle \left\lfloor \frac{n \ln(\ln(4en))}{\ln^2(4en)}\right\rfloor} integer between Échec de l’analyse (SVG (MathML peut être activé via une extension du navigateur) : réponse non valide(« Math extension cannot connect to Restbase. ») du serveur « https://wikimedia.org/api/rest_v1/ » :): {\displaystyle \frac{n}{W(4en)}} and Échec de l’analyse (SVG (MathML peut être activé via une extension du navigateur) : réponse non valide(« Math extension cannot connect to Restbase. ») du serveur « https://wikimedia.org/api/rest_v1/ » :): {\displaystyle \frac{n}{\ln(4en)}} . Indeed, using our inequalities on Lambert W function, we have:
upper and lower bounds for number of lambdas in a term of size n
Jakub's trik : at least 1 lambda in head position
at least Échec de l’analyse (SVG (MathML peut être activé via une extension du navigateur) : réponse non valide(« Math extension cannot connect to Restbase. ») du serveur « https://wikimedia.org/api/rest_v1/ » :): {\displaystyle o(\sqrt{n/\ln(n)})} lambdas in head position and number of lambdas in one path
Remark: (may be 4) can be done directly without 3))
each of the Échec de l’analyse (SVG (MathML peut être activé via une extension du navigateur) : réponse non valide(« Math extension cannot connect to Restbase. ») du serveur « https://wikimedia.org/api/rest_v1/ » :): {\displaystyle o(\sqrt{n/\ln(n)})} head lambdas really bind "many" occurrences of the variable
every fixed closed term (including the identity !) does not appear in a random term (in fact we have much more than that)
comment : so different situation in combinatory logic and lambda calculus ; the coding uses a big size so need to count variables in a different way
Experiments
results of the experiments we have done
some experiments that have to be done : e.g. density of terms having Échec de l’analyse (SVG (MathML peut être activé via une extension du navigateur) : réponse non valide(« Math extension cannot connect to Restbase. ») du serveur « https://wikimedia.org/api/rest_v1/ » :): {\displaystyle \lambda x.y} or big Omega pattern ...
to be done
Upper and lower bounds for Échec de l’analyse (SVG (MathML peut être activé via une extension du navigateur) : réponse non valide(« Math extension cannot connect to Restbase. ») du serveur « https://wikimedia.org/api/rest_v1/ » :): {\displaystyle L_n} with other size for variables especially one, binary with fixed size
Open questions and Future work
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