We show that it is undecidable whether a system of linear equations over the Laurent polynomial ring $\mathbb{Z}[X^{\pm}]$ admit solutions where a specified subset of variables take value in the set of monomials $\{X^z \mid z \in \mathbb{Z}\}$. In particular, we construct a finitely presented $\mathbb{Z}[X^{\pm}]$-module, where it is undecidable whether a linear equation $X^{z_1} \boldsymbol{f}_1 + \cdots + X^{z_n} \boldsymbol{f}_n = \boldsymbol{f}_0$ has solutions $z_1, \ldots, z_n \in \mathbb{Z}$. This contrasts the decidability of the case $n = 1$, which can be deduced from Noskov's Lemma. We apply this result to settle a number of problems in computational group theory. We show that it is undecidable whether a system of equations has solutions in the wreath product $\mathbb{Z} \wr \mathbb{Z}$, providing a negative answer to an open problem of Kharlampovich, L\'{o}pez and Miasnikov (2020). We show that there exists a finitely generated abelian-by-cyclic group in which the problem of solving a single quadratic equation is undecidable. We also construct a finitely generated abelian-by-cyclic group, different to that of Mishchenko and Treier (2017), in which the Knapsack Problem is undecidable. In contrast, we show that the problem of Coset Intersection is decidable in all finitely generated abelian-by-cyclic groups.


翻译:我们证明了,判定劳伦多项式环 $\mathbb{Z}[X^{\pm}]$ 上的线性方程组是否在指定变量子集取值于单项式集合 $\{X^z \mid z \in \mathbb{Z}\}$ 的条件下有解是不可判定的。具体而言,我们构造了一个有限展示的 $\mathbb{Z}[X^{\pm}]$-模,其中判定线性方程 $X^{z_1} \boldsymbol{f}_1 + \cdots + X^{z_n} \boldsymbol{f}_n = \boldsymbol{f}_0$ 是否存在解 $z_1, \ldots, z_n \in \mathbb{Z}$ 是不可判定的。这与 $n = 1$ 情形的可判定性形成对比,后者可由 Noskov 引理推得。我们应用此结果解决了计算群论中的若干问题。我们证明了判定方程组在圈积 $\mathbb{Z} \wr \mathbb{Z}$ 中是否有解是不可判定的,从而对 Kharlampovich, López 和 Miasnikov (2020) 提出的一个公开问题给出了否定回答。我们证明存在一个有限生成的阿贝尔-循环群,其中求解单个二次方程的问题是不可判定的。我们还构造了一个不同于 Mishchenko 和 Treier (2017) 所给群的有限生成阿贝尔-循环群,其中背包问题是不可判定的。与之相对,我们证明了在所有有限生成的阿贝尔-循环群中,陪集交集问题都是可判定的。

0
下载
关闭预览

相关内容

【2022新书】数据科学的实用线性代数,328页pdf
专知会员服务
138+阅读 · 2022年9月17日
牛津大学最新《计算代数拓扑》笔记书,107页pdf
专知会员服务
44+阅读 · 2022年2月17日
【ACL2020】多模态信息抽取,365页ppt
专知会员服务
151+阅读 · 2020年7月6日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
CNN 反向传播算法推导
统计学习与视觉计算组
30+阅读 · 2017年12月29日
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5日
Layer Normalization原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
32+阅读 · 2017年6月17日
基于LDA的主题模型实践(三)
机器学习深度学习实战原创交流
23+阅读 · 2015年10月12日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
16+阅读 · 2022年5月17日
Arxiv
18+阅读 · 2021年3月16日
Recent advances in deep learning theory
Arxiv
52+阅读 · 2020年12月20日
A survey on deep hashing for image retrieval
Arxiv
15+阅读 · 2020年6月10日
Optimization for deep learning: theory and algorithms
Arxiv
106+阅读 · 2019年12月19日
VIP会员
最新内容
伊朗战争中的电子战
专知会员服务
1+阅读 · 42分钟前
大语言模型平台在国防情报应用中的对比
专知会员服务
3+阅读 · 今天3:12
美海军“超配项目”
专知会员服务
5+阅读 · 今天2:13
《美陆军条例:陆军指挥政策(2026版)》
专知会员服务
10+阅读 · 4月21日
《军用自主人工智能系统的治理与安全》
专知会员服务
7+阅读 · 4月21日
《系统簇式多域作战规划范畴论框架》
专知会员服务
10+阅读 · 4月20日
相关资讯
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
CNN 反向传播算法推导
统计学习与视觉计算组
30+阅读 · 2017年12月29日
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5日
Layer Normalization原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
32+阅读 · 2017年6月17日
基于LDA的主题模型实践(三)
机器学习深度学习实战原创交流
23+阅读 · 2015年10月12日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员