MMLC Runtime 1.0.0
English

Erdős–Straus Bench v0.2

五百萬個精確證人,而且不是證明。

Erdős–Straus bench 是 MMLC 第一個認真的應用:從搜尋證書回收公式、以符號驗證、提升模數,然後把整件事稽核一遍。以下每個數字都是有限驗證。它們沒有一個是猜想的證明 —— 而報告自己第一段就先講了。

問題

Erdős–Straus 猜想說:對每個整數 n ≥ 2,都存在正整數 xyz 使得

4/n = 1/x + 1/y + 1/z

一個「證人」就是一組精確的三元組。這個 bench 用兩種方式產生證人:直接從週期公式得到,或在沒有公式覆蓋該剩餘類時去搜尋一個因子證書。

結果

指標數值
發現區間2 ≤ n ≤ 1,000,000
串流驗證區間2 ≤ n ≤ 5,000,000
測試整數4,999,999
精確證人4,999,999
公式證人4,952,917
搜尋證人47,082
無效證人0
最大觀察 x 偏移14,在 n = 118,801
吞吐量每秒 48,648 個 n
未解值0

全體證人串流雜湊成單一值,所以整個五百萬整數的執行是一個可比對的物件:

text
e13790fe5d7abcbda27a08433c9e42b640b605dda9f828e3e175f52ed602f160

公式回收

有意思的結果不是證人的數量,是有多少搜尋案例變成了公式。同一台機器、同一區間、同一搜尋預算:

指標v0.1v0.2
由公式直接解出978,571990,582
由搜尋解出21,4289,417
未解00
耗時14.619 秒11.444 秒
已確立

21,428 個搜尋案例中有 12,011 個被回收成直接的公式證人 —— 在同一區間、同一預算下,搜尋負擔下降 56.05%。

機制是一條管線,不是一個靈感。把公式外的證書依 (x 偏移, d, a) 聚類、推導週期、建立候選公式、以符號驗證,然後提升模數。

候選選擇

在基底模 840 上的貪婪選擇自己挑出三個候選,而它們與已經凍結在 Runtime 裡的公式完全一致。

候選觀察數週期對模 840 新增的類
h=1, d=10, a=791328073、193
h=1, d=5, a=7867140433、673
h=1, d=20, a=7740280313、793
已確立

selection_matches_runtime = true。自動選擇器與凍結公式庫在沒有被告知的情況下達成一致。

覆蓋階梯

加入 q = 11、17、23 的質數證書需要提升模數,因為它們的週期 44、68、92 不整除 840。

階段模數覆蓋未覆蓋覆蓋率
v0.1 公式庫8408221897.857143%
加入 h=1, d=5,10,208408281298.571429%
加入 q=119,2409,13210898.831169%
加入 q=17157,080155,4601,62098.968678%
加入 q=233,612,8403,578,82034,02099.058359%
宣告值

不同模數下的「未覆蓋數量」不可直接相比。這個 bench 在每次提升時,都在同一個新模數下保存加入前/加入後的邊際覆蓋,正是為了讓那個往上長的未覆蓋欄位不會被讀成退步。

符號驗證

公式週期中每一個有效剩餘類都被展開成獨立的符號案例,而不是驗一次抽象恆等式就把整數性條件揮手帶過。

指標結果
公式族14
符號案例32
符號殘差為零32 / 32
MMLC 符號帳本狀態PASS
代入情境4
符號—數值交換格640
交換失敗0

容忍度負對照

這是這個 bench 找到最有用的一件事,而它關於 MMLC,不關於數論。

n = 4565 刻意竄改一個證人 —— 把 z 挪成 z+1 —— 會產生一個極小但不為零的精確殘差。在 numeric_tolerance = 1e-12 之下,稽核漏掉了它。在 exact profile 之下,每次都抓到。

已確立

純數學帳本的數值容忍度必須恰好為 0。「只是很小」的容忍度是一台假陰性產生器,而這個 bench 把那個失敗案例永久保留為負對照。

同一組稽核裡還有:256 個清潔證人全部通過、32 個 zz+1 竄改以 precision/recall 1.0 定位,以及 32 個有號殘差案例在全域加總為零、但每個局部錯誤仍被找出來。

這不是什麼

  • 五百萬以內未解值為零對所有整數成立的證明
  • 提升模數內的覆蓋密度自然密度證明,或猜想為真
  • 公式沒有覆蓋到的剩餘類反例 —— 搜尋證書仍可能存在
  • 一條回收出來的公式在數學文獻中首次出現的主張
  • 搜尋預算耗盡反例 —— 它回報的是 UNRESOLVED UNDER BUDGET

發現區間與驗證區間是分開的。那不是統計上獨立的測試集;它只防止在大型掃描途中一邊看結果一邊改公式庫。

下一步

v0.2 公式庫凍結之後,五百萬範圍內剩下的 12 個模 840 搜尋類,依因子分成三群:

因子模 840 的類
d = 13121、289、481、649
d = 261、169、601、769
d = 52241、361、409、529

三群都需要提升到模 10,920。那是 v0.3 的優先研究節點,而在那之前,這些類都不能宣稱已被覆蓋。

方法論文件對剩下的形式化缺口說得很直白:週期條件目前是程式內的週期證書。形式證明仍然需要把整除與同餘條件移植到 Lean 或 Coq。