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12 changes: 10 additions & 2 deletions MyIA.AI.Notebooks/Search/discrepancy_lean/Discrepancy/Basic.lean
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Expand Up @@ -90,9 +90,17 @@ theorem degree_le_card {α : Type*} [DecidableEq α] (F : Finset (Finset α)) (x
`C` telle que toute famille de parties de `Fin n` de degré au plus `k` admet
une coloration `±1` de discrépance au plus `C * √k`.

C'est la conjecture ouverte centrale du domaine. Bansal–Jiang (2025) la
Longtemps la conjecture ouverte centrale du domaine. Bansal–Jiang (2025) la
résolvent en régime grand degré `k ≥ (log n)²` — voir
`Discrepancy.BansalJiangLargeDegree`. -/
`Discrepancy.BansalJiangLargeDegree`. En 2026, le preprint arXiv:2609.11189
(Guo–Fang–Lu, 10/09/2026) annonce la résolution : borne universelle
`3√(2πt)`, soit la dépendance en `√t` prédite par la conjecture.

Ce preprint n'est **pas encore revu par les pairs** et la preuve est
existentielle (aucune implémentation revendiquée). L'énoncé ci-dessus reste
donc un `Prop` nommé : aucune preuve formelle n'est engagée ici. Prendre garde
à ne pas citer la borne `√(32π)` — qui circule, mais n'est pas celle du
papier, `3√(2π) ≈ 7,52`. -/
def BeckFialaConjecture : Prop :=
∃ C : ℕ, ∀ (n k : ℕ) (F : Finset (Finset (Fin n))) (_hk : maxDegree F ≤ k),
∃ c : Fin n → ℤ, IsColoring c ∧ discrepancy F c ≤ C * Nat.sqrt k
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Expand Up @@ -100,9 +100,16 @@ theorem degree_le_card {α : Type*} [DecidableEq α] (F : Finset (Finset α)) (x
such that every family of subsets of `Fin n` of degree at most `k` admits a
`±1` coloring with discrepancy at most `C * √k`.

This is the central open conjecture of the field. Bansal–Jiang (2025)
resolve it in the large-degree regime `k ≥ (log n)²` — see
`Discrepancy.BansalJiangLargeDegree`. -/
Long the central open conjecture of the field. Bansal–Jiang (2025) resolve it
in the large-degree regime `k ≥ (log n)²` — see
`Discrepancy.BansalJiangLargeDegree`. In 2026, the preprint arXiv:2609.11189
(Guo–Fang–Lu, 10/09/2026) announces a resolution: universal bound
`3√(2πt)`, i.e. the `√t` dependence predicted by the conjecture.

That preprint is **not yet peer-reviewed** and its proof is existential (no
implementation claimed). The statement above therefore remains a named `Prop`:
no formal proof is engaged here. Beware of citing the bound `√(32π)` — it
circulates, but it is not the paper's, `3√(2π) ≈ 7.52`. -/
def BeckFialaConjecture : Prop :=
∃ C : ℕ, ∀ (n k : ℕ) (F : Finset (Finset (Fin n))) (_hk : maxDegree F ≤ k),
∃ c : Fin n → ℤ, IsColoring c ∧ discrepancy F c ≤ C * Nat.sqrt k
Expand Down
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Expand Up @@ -33,7 +33,15 @@ admet une coloration `±1` des colonnes dont chaque somme de ligne reste
bornée par `C` en valeur absolue.

Le théorème de Banaszczyk (1998) donne `O(√(log n))` ; la conjecture exige
`O(1)`. Ouverte. -/
`O(1)`. En 2026, le preprint arXiv:2609.11189 (Guo–Fang–Lu, 10/09/2026)
annonce la résolution : la somme signée est de norme `ℓ∞` **inférieure à**
`3√(2π) ≈ 7,52`, indépendamment de la dimension et du nombre de colonnes.

Ce preprint n'est **pas encore revu par les pairs**. L'énoncé ci-dessus reste
un `Prop` nommé — aucune preuve formelle n'est engagée. Noter qu'il est posé
sur `ℚ` avec `C : ℚ` alors que la borne du papier est **réelle** : tout
alignement futur devra choisir explicitement un témoin rationnel (`8`
convient). -/
def KomlosConjecture : Prop :=
∃ C : ℚ, ∀ (m n : ℕ) (A : Matrix (Fin m) (Fin n) ℚ),
(∀ j : Fin n, ∑ i, A i j * A i j = 1) →
Expand Down
Original file line number Diff line number Diff line change
Expand Up @@ -44,7 +44,14 @@ every matrix `A` with `n` **unit** columns (`∑ i, A i j ^ 2 = 1`) admits a
absolute value.

Banaszczyk's theorem (1998) gives `O(√(log n))`; the conjecture requires
`O(1)`. Open. -/
`O(1)`. In 2026, the preprint arXiv:2609.11189 (Guo–Fang–Lu, 10/09/2026)
announces a resolution: the signed sum has `ℓ∞` norm **less than**
`3√(2π) ≈ 7.52`, independently of dimension and of the number of columns.

That preprint is **not yet peer-reviewed**. The statement above remains a named
`Prop` — no formal proof is engaged. Note it is stated over `ℚ` with `C : ℚ`,
whereas the paper's bound is **real**: any future alignment must explicitly
choose a rational witness (`8` works). -/
def KomlosConjecture : Prop :=
∃ C : ℚ, ∀ (m n : ℕ) (A : Matrix (Fin m) (Fin n) ℚ),
(∀ j : Fin n, ∑ i, A i j * A i j = 1) →
Expand Down
20 changes: 17 additions & 3 deletions MyIA.AI.Notebooks/Search/discrepancy_lean/FORMAL_STATUS.md
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Expand Up @@ -22,9 +22,9 @@ Beck-Fiala and Komlós Bounds Beyond Banaszczyk* (arXiv:2508.03961, 2025).
| ID | Énoncé | Nature | Statut | Livré |
|----|--------|--------|--------|-------|
| P0 | `Discrepancy.Basic` : `IsColoring`, `discrepancy`, `degree`, `maxDegree` + 3 lemmes (`discrepancy_empty`, `discrepancy_singleton_empty`, `degree_le_card`) | fondations | **PROUVÉ** (P0) | ce PR |
| P0 | `BeckFialaConjecture` (`O(√k)`) | conjecture ouverte | **Prop nommée** (P0) | ce PR |
| P0 | `BeckFialaConjecture` (`O(√k)`) | **résolution annoncée** — preprint arXiv:2609.11189 (10/09/2026), non revu | **Prop nommée** (P0) | ce PR |
| P0 | `BeckFialaClassic` (`disc ≤ 2k − 1`) | théorème classique — la « noix » | **Prop nommée** (P0) ; cible P1 | ce PR |
| P0 | `KomlosConjecture` (`O(1)`, colonnes unitaires) | conjecture ouverte | **Prop nommée** (P0) | ce PR |
| P0 | `KomlosConjecture` (`O(1)`, colonnes unitaires) | **résolution annoncée** — preprint arXiv:2609.11189 (10/09/2026), non revu | **Prop nommée** (P0) | ce PR |
| P0 | `BansalJiangLargeDegree` (BF vrai dès `k ≥ log² n`) | théorème papier 2025 | **Prop nommée** (P0) ; P3 | ce PR |
| P0 | `KomlosBansalJiangWeak` (colonnes unitaires, `C·log² n`) | forme affaiblie concrète du papier | **Prop nommée** (P0) ; P3 | ce PR |
| b1 | Double comptage dimensionnel `card_dangerous_lt_card_floating` (lignes à `>k` flottants ⇒ \|D\| < \|X\|) + direction de noyau `exists_dangerous_kernel_vec` (Q^X → Q^D non injective) | brique P1 | **PROUVÉ** (b1) | branche `lean/b1-discrepancy-kernel` (gated P0 #12839) |
Expand All @@ -46,7 +46,21 @@ Beck-Fiala and Komlós Bounds Beyond Banaszczyk* (arXiv:2508.03961, 2025).
| p1a | Moments de la somme de Rademacher colorée : `expect_rademacherSum_eq_zero` (`E[Z] = 0`), `expect_rademacherSum_sq` (`E[Z²] = ∑ (c i)²`), corollaire coloration (`E[Z²] = n`) + briques `sampleExpect_coord_mul_coord` (factorisation 2-coordonnées, extension kernel), `prod_two_special`, `fairCoin`/`boolSign` | brique P2 | **PROUVÉ** (p1a, 08-25) | uniformité en `c` établie ; p1b = 4ᵉ moment + Paley–Zygmund |
| p3 (union bound) | `colorOf` (encodage booléen → coloration ; `Fin n → ℤ` n'est PAS un Fintype, les colorations sont dénombrées comme IMAGE des `2^n` booléens), `indicator_bUnion_le_sum` (indicatrice d'union ≤ somme d'indicatrices, `Finset.induction_on`), `familyExpect_sum_finset` (linéarité Finset), `familyProb_union_le` (union bound en probabilité via `sampleExpect_mono`), `card_colorings_le` (≤ 2^n par `Finset.card_image_le`), `exists_of_familyProb_pos` (probabilité > 0 ⇒ témoin), et le théorème d'application `exists_family_beats_all_colorings` : pour n ≥ 1 il existe une famille de 12n tirages battant TOUTES les colorations (ℙ[échec] ≤ 2^n·(11/12)^(12n) < 1, numérie par induction `(2·(11/12)^12)^t < 1`) | brique P2 | **PROUVÉ** (p3, 08-26) | le second passage probabiliste (existentiel) est complet ; reste p4 contrôle de degré (`hoeffding_upper_tail`) + assemblage final ErdosSpencerLB |
| p4 (contrôle du degré + assemblage) | `rademacherSum_eq_two_sub` (identité Z = 2·(somme des coords vraies) − somme totale, pont alea signé ↔ sommes d'ensembles), `blockOf`/`drawSet`/`pairFamily` (bloc de t = k/12 points via `Fin.castLEEmb`, tirage → coordonnées vraies, FAMILLE APPARIÉE (drawSet, bloc \\ drawSet)), `blockOf_sum`/`drawSet_sum`/`drawSet_subset`, `drawSet_mem`/`compDraw_mem`, `degree_pairFamily_le` (degré ≤ m par injection vers `Finset.range m` : chaque paire est disjointe donc un point apparaît au plus une fois par tirage), et le THÉORÈME FINAL `erdos_spencer_lb_explicit` : ∀ n k ≥ 1, k ≤ n → ∃ F, maxDegree F ≤ k ∧ ∀ C coloration, Nat.sqrt k ≤ 14 * discrepancy F C — petit k < 12 singletons, gros k = 12 tirages par bloc de k/12 points, triangulaire |Z| ≤ |x| + |x−s| ≤ 2·disc, k ≤ 23t ≤ 184·disc² | brique P2 | **PROUVÉ** (p4, 08-26, axiomes [propext, Classical.choice, Quot.sound]) | **P2 EST ASSEMBLÉ** à constante explicite √k/14 ; la forme optimiste √k/2 (`ErdosSpencerLB`) reste une `Prop` OUVERTE (obstruction structurelle : Paley–Zygmund force m ≥ 12t tirages, degré force m ≤ k — documenté dans le statut du module) |
| P3 | Banaszczyk 1998 / formes fortes du papier 2025 | aspiration | **NON ENGAGÉ** — exige SDP + dualité, indépendance spectrale affine, brownien discret guidé, concentration matricielle : **aucun de cet étage n'existe dans Mathlib** (vérifié 2026-08-24). Documenté, jamais promis. | — |
| P3 | Banaszczyk 1998 / formes fortes des papiers 2025 **et 2026** | aspiration | **NON ENGAGÉ** — exige SDP + dualité, indépendance spectrale affine, brownien discret guidé, concentration matricielle : **aucun de cet étage n'existe dans Mathlib** (vérifié 2026-08-24). **Réaudité 2026-09-13** contre le Mathlib pinné (`520045ab`, v4.32.1) : le contournement proposé par arXiv:2609.11189 ne supprime pas l'obstruction, il la **déplace** — sa route exige la *variation totale directionnelle* d'une densité sur convexe ouvert et la *transformée de Banaszczyk* préservée sous translation, deux notions **absentes du même Mathlib** (`Banaszczyk` : 0 occurrence ; `totalVariation` n'existe que pour les mesures signées ; la théorie BV de Mathlib concerne la dérivabilité a.e. des fonctions de `ℝ`). Ce que ce papier rapproche, ce sont les *socles* : gaussiennes (`Probability/Distributions/Gaussian/*`) et `ConvexBody` (`Analysis/Convex/Body.lean`) sont présents ; le **pont** manque. Documenté, jamais promis. | — |

### Statut épistémique — mise à jour 2026-09-13

Le preprint **arXiv:2609.11189** (*Vector Balancing via Directional Total Variation*, Guo–Fang–Lu, soumis le 10/09/2026) annonce une borne universelle de **`3√(2π) ≈ 7,52`** pour le problème de signature de Komlós, et **`3√(2πt)`** pour Beck–Fiala au degré `t` — soit la dépendance en `√t` prédite par la conjecture. Cela **retire aux deux énoncés leur statut de conjecture ouverte**.

Trois réserves, qui sont la raison pour laquelle la colonne « Statut » ci-dessus continue de dire `Prop nommée` et non « résolue » :

1. le preprint a moins d'une semaine et **n'est pas revu par les pairs** ;
2. la preuve annoncée est **existentielle** (aucune implémentation revendiquée, constante non optimale) ;
3. les énoncés de ce lake ne sont **pas verbatim** ceux du papier — `ℚ` contre `ℝ`, `Nat.sqrt` (plancher entier) contre `√` réelle, borne stricte contre non stricte. Écrire « résolue » laisserait croire que *l'énoncé du lake* est déchargé : il ne l'est pas, aucune preuve formelle n'est engagée ici.

**Attention à la constante** : `3√(2π) = √(18π) ≈ 7,5199`. La forme `√(32π) ≈ 10,0265`, qui circule, **n'est pas** celle du papier — c'est exactement 4/3 de celle-ci.

Fait notable, cité verbatim depuis l'abstract : *« The proof was discovered by the Odin Automatic AI Research Agent. »*

## Découpage de la noix (P1) — grignotage multi-cycles

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