1. Matrix-F5 algorithms over finite-precision complete discrete valuation fields
- Author
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Tristan Vaccon, Rikkyo University [Tokyo], Institut de Recherche Mathématique de Rennes (IRMAR), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Université de Rennes 2 (UR2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-INSTITUT AGRO Agrocampus Ouest, Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro), Labex Lebesgue, Université Européenne de Bretagne (UEB), école doctorale Matisse, projet ANR Peace, ANR-12-BS01-0010,PEACE,Espaces de paramètres pour une arithmétique efficace et une évaluation de la sécurité des courbes(2012), AGROCAMPUS OUEST, Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes 2 (UR2), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Institut de Recherche Mathématique de Rennes ( IRMAR ), Université de Rennes 1 ( UR1 ), Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -AGROCAMPUS OUEST-École normale supérieure - Rennes ( ENS Rennes ) -Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique ( Inria ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Université de Rennes 2 ( UR2 ), Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), and ANR-12-BS01-0010,PEACE,Espaces de paramètres pour une arithmétique efficace et une évaluation de la sécurité des courbes ( 2012 )
- Subjects
FOS: Computer and information sciences ,Computer Science - Symbolic Computation ,[MATH.MATH-AC]Mathematics [math]/Commutative Algebra [math.AC] ,Field (mathematics) ,010103 numerical & computational mathematics ,Symbolic Computation (cs.SC) ,Commutative Algebra (math.AC) ,01 natural sciences ,[ MATH.MATH-AC ] Mathematics [math]/Commutative Algebra [math.AC] ,Combinatorics ,Matrix (mathematics) ,Gröbner basis ,FOS: Mathematics ,Ideal (ring theory) ,Differentiable function ,F5 algorithm ,0101 mathematics ,Discrete valuation ,Monomial order ,Mathematics ,[INFO.INFO-SC]Computer Science [cs]/Symbolic Computation [cs.SC] ,Discrete mathematics ,Sequence ,Algebra and Number Theory ,$p$-adic algorithm ,Basis (linear algebra) ,010102 general mathematics ,Gauss ,$p$-adic precision ,Mathematics - Commutative Algebra ,[ INFO.INFO-SC ] Computer Science [cs]/Symbolic Computation [cs.SC] ,Computational Mathematics ,Moreno-Socias conjecture ,Gröbner bases ,Algorithm - Abstract
Let ( f 1 , … , f s ) ∈ Q p [ X 1 , … , X n ] s be a sequence of homogeneous polynomials with p-adic coefficients. Such system may happen, for example, in arithmetic geometry. Yet, since Q p is not an effective field, classical algorithm does not apply. We provide a definition for an approximate Grobner basis with respect to a monomial order w. We design a strategy to compute such a basis, when precision is enough and under the assumption that the input sequence is regular and the ideals 〈 f 1 , … , f i 〉 are weakly-w-ideals. The conjecture of Moreno-Socias states that for the grevlex ordering, such sequences are generic. Two variants of that strategy are available, depending on whether one leans more on precision or time-complexity. For the analysis of these algorithms, we study the loss of precision of the Gauss row-echelon algorithm, and apply it to an adapted Matrix-F5 algorithm. Numerical examples are provided. Moreover, the fact that under such hypotheses, Grobner bases can be computed stably has many applications. Firstly, the mapping sending ( f 1 , … , f s ) to the reduced Grobner basis of the ideal they span is differentiable, and its differential can be given explicitly. Secondly, these hypotheses allow to perform lifting on the Grobner bases, from Z / p k Z to Z / p k + k ′ Z or Z . Finally, asking for the same hypotheses on the highest-degree homogeneous components of the entry polynomials allows to extend our strategy to the affine case.
- Published
- 2014
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