组合数学和中,紹爾-謝拉赫引理()斷言,若集合族的VC维低,則該族不能有太多個集合。引理得名於諾貝特·紹爾和,兩人分別獨立於1972年發表此結果。較之略早,在1971年,弗拉基米尔·瓦普尼克和亞歷克塞·澤范蘭傑斯合著的論文已有此結果(「VC維」即以兩人為名)。謝拉赫發表引理時,亦歸功於,故引理又稱為佩爾萊斯-紹爾-謝拉赫引理。
布萨格洛等人稱其為「關於VC維的最根本結論之一」和图论。
定義及敍述
設 \textstyle \mathcal{F}=\{S_1,S_2,\dots\}為一族集合,T為另一集,此時所謂T為\mathcal{F}的,意思是T的每個子集(包括空集和T本身),皆可表示成T與該族某集之交T\cap S_i。\mathcal{F}的VC維是其打碎的最大集的大小。
利用以上術語,紹爾-謝拉赫引理可以寫成:
若\mathcal{F}是一族集合,且各集合中,合共衹有n個不同元素,但
\textstyle |\mathcal{F}| > \sum_{i=0}^{k-1} {\binom{n}{i}},則\mathcal{F}打碎某個k元集合。
所以,若\mathcal{F}的VC維為k(故不打碎任何k + 1元集),則\mathcal{F}中至多衹有\textstyle \sum_{i=0}^{k} {\binom{n}{i}} =O(n^k)個集合。
引理所給的界已是最優:考慮n元集\{1,2,\dots, n\}中,所有小於k個元素的子集,所成的族\mathcal{F}。該族的大小恰為\textstyle \sum_{i=0}^{k-1} {\binom{n}{i}},但是不打碎任何k元集。
打碎多少集合
帕约尔將紹爾-謝拉赫引理加強為:{{refn| 由
證
紹爾-謝拉赫引理的帕約爾變式可使用数学归纳法證明,此證法一說出自諾加·阿隆,一說出自及朗·霍爾茲曼()和等發表了類似的結果,證明必存在大小為O(\tfrac{d}{\varepsilon}\log\tfrac{1}{\varepsilon})的\varepsilon網,具體上界為\tfrac{d}{\varepsilon}\ln\tfrac{1}{\varepsilon}+\tfrac{2d}{\varepsilon}\ln\ln\tfrac{1}{\varepsilon}+\tfrac{6d}{\varepsilon}。计算几何方面的應用則有、近似算法。
利用紹爾-謝拉赫引理的推廣,證明若干圖論結果,例如:圖的方案數介於其連通子圖數與子圖數之間。
註
參考文獻
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