Prophet inequalities consist of many beautiful statements that establish tight performance ratios between online and offline allocation algorithms. Typically, tightness is established by constructing an algorithmic guarantee and a worst-case instance separately, whose bounds match as a result of some "ingenuity". In this paper, we instead formulate the construction of the worst-case instance as an optimization problem, which directly finds the tight ratio without needing to construct two bounds separately. Our analysis of this complex optimization problem involves identifying the structure in a new "Type Coverage" dual problem. It can be seen as akin to the celebrated Magician and OCRS problems, except more general in that it can also provide tight ratios relative to the optimal offline allocation, whereas the earlier problems only concerns the ex-ante relaxation of the offline problem. Through this analysis, our paper provides a unified framework that derives new prophet inequalities and recovers existing ones, including two important new results. First, we show that the "oblivious" method of setting a static threshold due to Chawla et al. (2020), surprisingly, is best-possible among all static threshold algorithms, under any number $k$ of units. We emphasize that this result is derived without needing to explicitly find any counterexample instances. Our result implies that the asymptotic convergence rate of $1-O(\sqrt{\log k/k})$ for static threshold algorithms, first established in Hajiaghayi et al. (2007), is tight; this confirms for the first time a separation with the convergence rate of adaptive algorithms, which is $1-\Theta(\sqrt{1/k})$ due to Alaei (2014). Second, turning to the IID setting, our framework allows us to numerically illustrate the tight guarantee (of adaptive algorithms) under any number $k$ of starting units. Our guarantees for $k>1$ exceed the state-of-the-art.


翻译:先知的不平等包括许多在在线和离线分配算法之间建立严格的性能比率的美丽声明。 通常, 建立一种算法保证和最坏的例子来建立紧凑性。 通常, 建立一种算法保证和最坏的例子来建立紧凑性。 本文将最坏的例子设计成一个优化问题, 直接发现这种紧凑性比率而不需要单独建立两个界限。 我们对这一复杂的优化问题的分析涉及在一个新的“ 系统覆盖” 双重问题中确定一个结构。 它可以被视为与著名的魔术师和OCRS问题相似, 更一般的情况是, 它也可以提供与最佳离线分配相对的紧凑性比率。 而早先的问题只是先解决离线问题。 通过这项分析, 我们的文件提供了一个统一的框架, 产生新的先知不平等, 并恢复现有的两个重要的新结果。 首先, 我们显示, 确定一个固定的I- I 的门槛值 和OCRS 问题。 ( 20) 奇怪的是, 在所有固定的离轨算法中, 在任何固定的离值的离值中, 我们的离值的离轨的离值的离值的离值的离值 。

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