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[Veille→Distillation] arXiv 2609.20979 (Karingula-Lovett) — preuve ELEMENTAIRE de Komlos, constante 36 : supprime l'obstruction P3 mesuree de #15944 (variation totale directionnelle) et une formalisation Lean 4 tierce existe deja (Dahia) #17845

Description

@jsboige

Origine

Demande user (2026-09-25) : « dans quelle mesure ce résultat peut-il compléter la distillation faite sous Lean de son prédécesseur (Guo–Fang–Lu, lake discrepancy_lean) ? »

Issue sœur de #15944 (qui portait le prédécesseur, arXiv:2609.11189) — pas un doublon : #15944 a livré un verdict d'opportunité et mesuré une obstruction, et c'est précisément cette obstruction que le présent papier lève. See #15944, See #12823 (epic du lake), See #14773 (migration Mathlib 4.33).

La publication

arXiv:2609.20979 — An elementary proof of the Komlós conjecture (S. Karingula, S. Lovett), v1 17/09/2026, v2 22/09/2026, également ECCC TR26-188. Licence arXiv standard.

Théorème 1.2 : pour v_1,…,v_n ∈ ℝ^d avec ‖v_i‖_2 ≤ 1, il existe des signes ε_i ∈ {−1,1} tels que ‖Σ ε_i v_i‖_∞ ≤ 36.

Ce que le papier dit de lui-même : « The proof uses only elementary combinatorial and probabilistic arguments and basic calculus. » Il n'invoque ni la transformée de Banaszczyk, ni la variation totale directionnelle, ni la préservation d'information de Fisher, ni aucune géométrie convexe avancée. Prix payé : constante 36 au lieu de 3√(2π) ≈ 7,52 (les auteurs précisent ne pas optimiser).

Structure de preuve (extraite du texte intégral v2) — 6 pièces, pas davantage :

# Pièce Contenu
1 Δ (Def 1.3) distance de décalage `Δ(P,u) = d_TV(P, P+u) = ½ Σ_x
2 T_v (Def 3.1) opérateur de scission discret : (T_vP)(x,0) = ½max{P(x+v),P(x−v)}, (T_vP)(x,1) = ½min{…} — remplace le réarrangement continu de Guo–Fang–Lu
3 Claim 3.2 Δ(T_vP, (u,0)) ≤ Δ(P,u) (monotonie sous scission)
4 Lemme 1.4 (la noix) Δ(P, 6v_i) ≤ 1/3 ⟹ signes tels que μ(P) + Σ ε_i v_i ∈ conv(supp P) — induction simultanée sur n et toutes les dimensions d
5 Lemme 4.1 densité continue F = f² avec f = Π_k b(x_k), `b(t) = (1/12)max{6−
6 Lemme 1.5 + Thm discrétisation sur la grille N⁻¹ℤ^d (l'arrondi ne fait pas monter la TV) ⟹ P fini supporté sur [−6,6]^d ; assemblage : Σ ε_i v_i ∈ [−36,36]^d, constante 36 = 6 × 6

Fait décisif — RAPPORTE depuis le v2, puis vérifié sur la page du dépôt : une formalisation Lean 4 de cette preuve existe déjà, par Dahia ([réf. 11] du papier, enregistrée sur Palomar le 18/09/2026). Dépôt github.com/gdahia/Komlos (Apache-2.0) : modules ShiftDistance, Split, Pullback, SignedSums, Tent, Grid, Hellinger, Cube, Transport, NearInvariant, GridCase, Approximation, Main, BeckFiala ; Solution.lean expose Komlos.exists_sign_forall_abs_sum_apply_le, Komlos.discrepancy_le_of_forall_sum_sq_le_one, Hypergraph.discrepancy_incidenceMatrix_le. Le README annonce 36 pour Komlós et 36·√t pour Beck–Fiala, et déclare 0 sorry hors les Challenge.lean (les énoncés-trous attendus). Écart assumé et documenté par ses auteurs : le passage aux vecteurs réels donne 36 + η pour tout η > 0, pas 36 exact en une étape (formalization.yaml).

Ce que ça change pour le lake — et pourquoi ce n'est pas un « complément » cosmétique

État actuel mesuré (origin/main, discrepancy_lean) :

Élément Statut
beck_fiala_classic (2k−1) théorème PROUVÉ (b1–b4)
erdos_spencer_lb_explicit (√k/14) théorème PROUVÉ (p1a–p4 : moments de Rademacher, 4ᵉ moment, Paley–Zygmund, union bound, mesure produit)
komlos_oracle_imp_beck_fiala_regular théorème PROUVÉ (probe #15944, 17/09) : oracle de Komlós réel ⟹ disc ≤ 2⌈C⌉√k pour les familles régulières
KomlosConjecture / BeckFialaConjecture def … : Prop nommées, non déchargées
KomlosBansalJiangWeak, BansalJiangLargeDegree Prop nommées
P3 (Banaszczyk / formes fortes) NON ENGAGÉ — audit 2026-09-13 : Banaszczyk = 0 occurrence dans Mathlib pinné ; totalVariation n'existe que pour les mesures signées/vectorielles (VectorMeasure/Decomposition/{RadonNikodym,Lebesgue,Jordan}.lean) ; la « variation totale directionnelle d'une densité » n'a aucun équivalent. Verdict publié : le papier de #15944 ne supprime pas l'obstruction, il la déplace

Le présent papier supprime cette obstruction au lieu de la déplacer. Là où Guo–Fang–Lu exigeaient TV directionnelle sur convexe ouvert + transformée de Banaszczyk sous translation, la preuve élémentaire n'utilise que : (a) des sommes finies sur des distributions à support fini (Δ, T_v, Claim 3.2, Lemme 1.4) — le registre exact des briques p1a–p4 déjà prouvées dans le lake ; (b) une estimation analytique (Lemme 4.1) qui est un FTC sur segments + Cauchy–Schwarz en L², pas de la théorie BV.

Prérequis Mathlib — vérifiés ce cycle (avec la réserve qui compte)

Balayage firsthand, sur le checkout Mathlib matérialisé localement GameTheory/conway_cgt_lean/.lake/packages/mathlib (lean-toolchain = v4.32.0) :

  • famille norm_image_sub_le — PRÉSENTE, 8 fichiers, dont Analysis/Calculus/IntervalIntegral/DistLEIntegral.lean (borne de distance par l'intégrale de la dérivée = le FTC-sur-segments dont le Lemme 4.1 a besoin) ;
  • totalVariation — présent uniquement sous MeasureTheory/VectorMeasure/Decomposition/ (3 fichiers), ce qui confirme et précise l'audit du 13/09 : TV des mesures signées oui, TV directionnelle d'une densité non — mais le papier n'en a plus besoin.

⚠ Réserve de portée, à ne pas effacer : ce balayage porte sur un checkout voisin (v4.32.0), pas sur le pin exact du lake (520045ab…, inputRev v4.32.1) — discrepancy_lean/.lake n'existe pas sur l'arbre partagé. La boute qui touchera du .lean doit re-vérifier contre le pin du lake avant d'engager.

Conséquences — les quatre énoncés de frontière deviennent atteignables

  1. KomlosConjecture : l'énoncé du lake est posé sur ℚ. Or le papier traite les entrées rationnelles par la voie finie (Lemme 1.5 + pigeonhole) — la jambe d'approximation réelle n'est pas nécessaire pour l'énoncé du lake. Témoin plausible : C = 36 : ℚ (marge à établir à la boute).
  2. KomlosBansalJiangWeak (C·log²n) : corollaire gratuit d'une constante explicite (pour n ≥ 2, (log₂ n)² ≥ 1).
  3. komlos_oracle_imp_beck_fiala_regular (déjà prouvé) devient instanciable inconditionnellement : BF régulier à 2·⌈36⌉·√k = 72√k.
  4. BeckFialaConjecture (O(√k)) : le corollaire BF du papier (constante 36√t) est de la forme exacte de l'énoncé du lake ; et il impliquerait BansalJiangLargeDegree (dont l'hypothèse k ≥ log²n devient un cas particulier). Point à vérifier dans le texte, pas acquis : le mécanisme du corollaire BF pour les degrés hétérogènes — c'est exactement là que notre obstruction documentée (« la réduction connue exige la coloration partielle itérée ») doit être confrontée au papier et à Hypergraph.discrepancy_incidenceMatrix_le de Dahia.

Découpage proposé — boutes à la manière du lake

Boute Contenu Nature Prérequis
k0 FORMAL_STATUS.md + README.md + docstrings Komlos.lean/_en : enregistrer le papier (constante 36, pas 7,52 ; v2 non revue), le statut épistémique corrigé de P3 (« obstruction supprimée par la voie élémentaire »), le renvoi à la formalisation tierce docs seulement — aucun build Lean requis aucun
k1 Δ + T_v + Claim 3.2 (monotonie) fini, style p1a–p4 —
k2 Lemme 1.4 (induction simultanée n/d) — la noix fini + induction k1
k3 Lemme 4.1 (tente, FTC segments, Cauchy–Schwarz L², TV ≤ ‖v‖₂/√12) analyse norm_image_sub_le (à re-vérifier au pin)
k4 Lemme 1.5 (discrétisation grille, cas rationnel) fini k3
k5 assemblage Thm 1.2 sur ℚ (témoin 36) + corollaires (2 et 3 ci-dessus) + notebooks Search-09c/Search-09d (la table « course aux bornes » gagne la ligne 22/09/2026) assemblage k2, k4

Stratégie à trancher au premier cycle (deux routes, non exclusives) :

  • (a) pont vers Dahia — porter/adapter gdahia/Komlos dans le lake : chemin le plus court vers « KomlosConjecture devient un theorem », mais introduit une dépendance externe (pin Mathlib de leur dépôt, licence, écart 36+η) ;
  • (b) re-distillation boute par boute — la vocation du lake (distillation pédagogique multi-cycles, i18n FR/EN i18n(lean): harmoniser les fichiers .lean en francais + traduction anglaise — inventaire, convention, PR pilote #4980), avec la formalisation tierce comme oracle de confiance pour débloquer et comparer chaque boute — le rôle qu'on n'avait pas pour Guo–Fang–Lu.
    Recommandation : (b) comme fond, (a) comme oracle ; k0 est de toute façon le premier geste, et il est sans risque (docs seules).

Précautions / honnêteté (G.3, discipline du lake)

  • v2 du 22/09, non revue par les pairs — même si la corroboration par une formalisation machine indépendante est un signal plus fort qu'un preprint ordinaire, elle n'est pas une revue : ne pas écrire « résolue » pour l'énoncé du lake tant qu'il n'est pas déchargé.
  • Constante non optimale (36 vs 7,52) : c'est le prix assumé d'une preuve élémentaire — ne jamais la présenter comme la meilleure borne connue.
  • La formalisation de Dahia est RAPPORTE (lue sur la page du dépôt, non recompilée ici) ; son écart 36+η est déclaré par ses auteurs, pas mesuré par nous.
  • Le dépôt est un artefact externe : avant tout pont, vérifier licence + pin Mathlib + absence de sorry par build, jamais sur la foi du README.

Critères d'acceptation

  1. FORMAL_STATUS.md porte le papier 2609.20979 avec sa constante exacte (36) et le statut corrigé de P3 — k0 suffit à fermer ce critère.
  2. Chaque boute k1–k5 est livrée avec lake build SUCCESS local (règle lean-merge-discipline.md HARD) ou reste en branche.
  3. Toute PR touchant Komlos.lean porte le sibling Komlos_en.lean (i18n i18n(lean): harmoniser les fichiers .lean en francais + traduction anglaise — inventaire, convention, PR pilote #4980) et 0 sorry (invariant du lake).
  4. Le jour où KomlosConjecture est déchargé : le témoin est rationnel explicite et les corollaires 2/3/4 sont soit déchargés, soit listés nommément comme résiduels avec leur obstruction mesurée.

Issue ouverte par Hermes (myia-po-2026) sur demande user 2026-09-25. Paper lu firsthand (texte intégral v2, structure de preuve extraite pièce par pièce) ; discrepancy_lean lu sur origin/main (absent de l'arbre daté) ; prérequis Mathlib balayés firsthand sur le checkout local v4.32.0 ; existence et contenu du dépôt de Dahia vérifiés sur sa page, non recompilés.

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    leanLean 4 formalization (proofs, ports, theorem mining)

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