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2017 年度 実施状況報告書

疎な多変数多項式・系に対する近似代数算法の開発と安定・効率化

研究課題

研究課題/領域番号 15K00005
研究機関筑波大学

研究代表者

佐々木 建昭  筑波大学, 数理物質系(名誉教授), 名誉教授 (80087436)

研究分担者 讃岐 勝  筑波大学, 医学医療系, 助教 (40524880)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31
キーワード拡張ヘンゼル構成 / グレブナー基底 / 消去イデアルの最低元 / 多変数多項式剰余列の最終元 / PC-PRS GCD算法 / EZ-GCD算法
研究実績の概要

1. 28年度までの研究で、拡張ヘンゼル構成のグレブナー基底による定式化では2多項式系{G,H}の消去イデアル(主変数xを消去)の最低元Sとその余因子A',B'が重要だが、従変数が多いと計算が非常に重いことが分っていた。本年度はGとHから生成される剰余列PRS(G,H)を利用して(S,A',B')の計算の高速化を目指した。グレブナー基底法で計算したA'とB'は大抵xに関し高次の多項式となるが、次数低減のため A'をHで、B'をGで割ったら、試した例すべてで割り切れた。そこで、このことは一般に成立するに違いないと予想し、苦労して次の定理を得た。PkをPRS(G,H)の最終元、AkとBkをその余因子、A=rem(A',H), B=rem(B',G) (remは剰余を表す) とすれば、(S,A,B) = c*(Pk,Ak,Bk)/gcd(cont(Ak),cont(Bk)) が成立する(cは定数でcontは係数のGCD(最大公約子)を表す)。
2. 拡張ヘンゼル構成は本研究代表者らが考案した算法で、ヘンゼル構成が破綻する臨界点における展開が可能である。この算法のアイデアを用いて、効率性が実証済みのPc-PRS GCD (べき級数係数剰余列GCD算法)とEZ-GCD(拡張Zassenhaus GCD算法)を展開点が臨界点の場合に拡張し、種々の効率化を行った。
3. 多項式の剰余列計算は部分終結式理論により詳しく研究されたが、擬除算に基づいているので、主変数に関して疎な多項式では不経済な計算をする。そこで、擬除算を(疎多項式用の)疎擬除算に拡張し、疎擬除算に基づく疎剰余列に対する行列理論を建設した。さらに、(疎)擬除算に基ずく剰余列計算は不可避的に中間式膨張を起こすが、この問題は未解決だった。そこで、べき級数演算を用いて不要な高次項を組織的に除去する方法で、この問題を解決した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

1. 当初の目的は、微分方程式も含め、近似代数の諸演算の効率化を目指すものだった。しかし、「近似グレブナー基底計算のHousehoulder法による安定化」という切り札ともいうべきアイデアを、算法が複雑になりすぎたので捨てざるを得なかった。
2. 一方、当初は予想もしなかった「2多項式系の消去イデアルの最低元と余因子の組は、多項式剰余列の最終元と余因子の組と簡単な操作で同一化できる」との定理の導出は、第1項目の失敗を補って余りあるものだと自負している。これは大勢の専門家も見落としていた非常に有用な関係式で、レフェリーの一人(欧米人)が投稿論文を何とか闇に葬ろうと難癖をつけてきたほどである。
3. 上記の関係式は3個以上の多項式系にも拡張できるはずで、著名なグレブナー基底法と終結式法のそれぞれの長所を備えた新型の算法開発に結びつくものと思う。

今後の研究の推進方策

本来は、この研究課題は29年度で終了の予定だったが、『現在までの進捗状況』第二項目に述べたように、一レフェリーの執拗な反対で論文発表が遅れて、一つの論文の発表が30年度にづれこんだ。その論文はすでに完成していて国際発表するので、30年度からは新たに採択された研究テーマに邁進する。

次年度使用額が生じた理由

国際会議に投稿した主要論文が一査読者の執拗な反対で受理が遅れ、そのあおりでもう1編の論文が投稿できず、国際会議への参加が1回だけとなり、1回分の国際会議参加用の旅費が使用できなかった。当該論文は別の国際会議に投稿したので、その費用に使用する予定である。

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Improvement of EZ-GCD algorithm based on extended Hensel construction2018

    • 著者名/発表者名
      Masaru Sanuki
    • 雑誌名

      ACM SIGSAM Communi. Comp. Alg.

      巻: 印刷中 ページ: ー

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 疎な多変数多項式剰余列の新算法2018

    • 著者名/発表者名
      佐々木建昭
    • 雑誌名

      京都大学数理解析研究所講究録

      巻: 印刷中 ページ: ー

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 整数係数多変数多項式のGCD計算2018

    • 著者名/発表者名
      讃岐 勝
    • 雑誌名

      京都大学数理解析研究所講究録

      巻: 印刷中 ページ: ー

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Simple Relation between the Lowest-order Element of ideal <G,H> and the Last Element of Polynomial Remainder Sequence2018

    • 著者名/発表者名
      Tateaki Sasaki, Daiju Inaba
    • 雑誌名

      SYNASC 2017 -- 19th International Symposium on Symbolic and Numeric Algorithms for Scientific Computing

      巻: 印刷中 ページ: ー

    • DOI

      -

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 疎な多変数多項式系の高速な変数消去法の探求2018

    • 著者名/発表者名
      佐々木建昭, 稲葉大樹
    • 雑誌名

      京都大学数理解析研究所講究録

      巻: 印刷中 ページ: ー

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 桁落ち判定による(整数係数)1変数多項式の互いに素である判定法2018

    • 著者名/発表者名
      讃岐 勝
    • 雑誌名

      京都大学数理解析研究所講究録

      巻: 印刷中 ページ: ー

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] イデアル<G,H>の最低元と剰余列の最終元の簡単な関係2017

    • 著者名/発表者名
      佐々木建昭, 稲葉大樹
    • 雑誌名

      第46回数値解析シンポジウム予稿集

      巻: ー ページ: 45, 48

  • [雑誌論文] 行列を利用した浮動小数係数多変数多項式のBezout identityの計算2017

    • 著者名/発表者名
      讃岐 勝
    • 雑誌名

      第46回数値解析シンポジウム予稿集

      巻: ー ページ: 29, 32

  • [学会発表] 特異点を展開点とするPC-PRS算法の開発2017

    • 著者名/発表者名
      讃岐 勝
    • 学会等名
      日本数式処理学会第26回大会
  • [学会発表] イデアル<G,H>の最低元と剰余列の最終元の簡単な関係2017

    • 著者名/発表者名
      佐々木建昭, 稲葉大樹
    • 学会等名
      第46回数値解析シンポジウム
  • [学会発表] 行列を利用した浮動小数係数多変数多項式のBezout identityの計算2017

    • 著者名/発表者名
      讃岐 勝
    • 学会等名
      第46回数値解析シンポジウム
  • [学会発表] Improvement of EZ-GCD algorithm based on extended Hensel construction2017

    • 著者名/発表者名
      Masaru Sanuki
    • 学会等名
      ISSAC2017 (International Sympsium on Symbolic Algebraic Computation) Poster
    • 国際学会
  • [学会発表] な多変数多項式剰余列の新算法2017

    • 著者名/発表者名
      佐々木建昭
    • 学会等名
      RIMS共同研究 数式処理の新たな発展 - その最新研究と他分野との連携
  • [学会発表] 整数係数多変数多項式のGCD計算2017

    • 著者名/発表者名
      讃岐 勝
    • 学会等名
      RIMS共同研究 数式処理の新たな発展 - その最新研究と他分野との連携
  • [学会発表] Simple Relation between the Lowest-order Element of ideal <G,H> and the Last Element of Polynomial Remainder Sequence2017

    • 著者名/発表者名
      Tateaki Sasaki, Daiju Inaba
    • 学会等名
      19th International Symposium on Symbolic and Numeric Algorithms for Scientific Computing
    • 国際学会
  • [学会発表] 疎な多変数多項式系の高速な変数消去法の探求2017

    • 著者名/発表者名
      佐々木建昭, 稲葉大樹
    • 学会等名
      RIMS 共同研究 Computer Algebra - Theory and its Applications
  • [学会発表] 桁落ち判定による(整数係数)1変数多項式の互いに素である判定法2017

    • 著者名/発表者名
      讃岐 勝
    • 学会等名
      RIMS 共同研究 Computer Algebra - Theory and its Applications

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公開日: 2018-12-17   更新日: 2019-12-27  

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