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2013 年度 実績報告書

組み合わせ問題に対する可換代数的手法

研究課題

研究課題/領域番号 23500025
研究機関東京理科大学

研究代表者

佐藤 洋祐  東京理科大学, 理学部, 教授 (50257820)

キーワードブーリアン・グレブナー基底 / 組み合わせ問題 / 数独問題の難易度
研究概要

本質的に整数演算を含まないような組み合わせ問題の解法に焦点をしぼり、その解法のために必要な、可換代数の理論について、ブーリアン・グレブナー基底を中心に研究をおこなった。通常の体を係数とする多項式環における消去イデアルの計算を、グレブナー基底を用いておこなう場合、求めたい消去イデアルの変数に対して、それぞれ異なる項順序にたいするグレブナー基底を計算する必要がある。これにたいし、ブール多項式環においては、どのような項順序にたいしても、ブーリアン・グレブナー基底を一つ求めれば、それからただちにすべての変数にたいする消去イデアルが計算できることを証明した。これにより、ブーリアン・グレブナー基底が効率的な可換代数の手法であることが示された。計算機代数においてグレブナー基底と共に最重要アルゴリズムの一つであるトライアンギュラーセットのアルゴリズムに基づく方法では、このような計算は不可能なので、ブーリアン・グレブナー基底が現時点では最適な可換代数の手法であるといえることも判明した。
計算機代数の分野では、理論の構築だけでは研究は不完全で、その有効性を実証するためにプロトタイププログラムを作成する必要がある。検証プログラムの実装は、数式処理システムRisa/Asir上でおこなった。これを利用した、ブーリアン・グレブナー基底の計算だけを使った数独解法プログラムが公開されている。最終年度では整数演算を含む場合の解法をおこなう予定であったが、組み合わせ問題の典型的な例である数独問題の難易度の数学構造がブーリアン・グレブナー基底の理論を用いて数学的に記述でき、さらに計算できることが判明したため、この数学構造の計算のための検証プログラムの実装をRisa/Asirとその並列計算環境であるOpenXMを用いておこなった。研究成果は論文として執筆したが、時期的に間に合わなかったので、最終年度以降に発表していく予定である。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2014 2013

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] 代数的閉体における限量子消去アルゴリズムについて2013

    • 著者名/発表者名
      深作亮也、井上秀太郎、佐藤洋祐
    • 雑誌名

      COE Lecture Note

      巻: 49 ページ: 27-32

  • [雑誌論文] On QE Algorithms over Algebraically Closed Field2013

    • 著者名/発表者名
      Ryoya Fukasaku,Shutaro Inoue,Yosuke Sato
    • 雑誌名

      Proceedings of the Fifth International Conference on MACIS2013

      巻: 1 ページ: 21-25

    • 査読あり
  • [学会発表] Complex QE の並列計算アルゴリズム2014

    • 著者名/発表者名
      深作亮也、佐藤洋祐
    • 学会等名
      日本数式処理学会 東北地区合同分科会
    • 発表場所
      仙台青葉カルチャーセンター
    • 年月日
      20140125-20140126
  • [学会発表] Complex QE について2013

    • 著者名/発表者名
      深作亮也、井上秀太郎、佐藤洋祐
    • 学会等名
      第22回日本数式処理学会大会
    • 発表場所
      防衛大学校
    • 年月日
      20130607-20130609

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公開日: 2015-05-28  

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