We study the log-rank conjecture from the perspective of point-hyperplane incidence geometry. We formulate the following conjecture: Given a point set in $\mathbb{R}^d$ that is covered by constant-sized sets of parallel hyperplanes, there exists an affine subspace that accounts for a large (i.e., $2^{-{\operatorname{polylog}(d)}}$) fraction of the incidences. Alternatively, our conjecture may be interpreted linear-algebraically as follows: Any rank-$d$ matrix containing at most $O(1)$ distinct entries in each column contains a submatrix of fractional size $2^{-{\operatorname{polylog}(d)}}$, in which each column contains one distinct entry. We prove that our conjecture is equivalent to the log-rank conjecture. Motivated by the connections above, we revisit well-studied questions in point-hyperplane incidence geometry without structural assumptions (i.e., the existence of partitions). We give an elementary argument for the existence of complete bipartite subgraphs of density $\Omega(\epsilon^{2d}/d)$ in any $d$-dimensional configuration with incidence density $\epsilon$. We also improve an upper-bound construction of Apfelbaum and Sharir (SIAM J. Discrete Math. '07), yielding a configuration whose complete bipartite subgraphs are exponentially small and whose incidence density is $\Omega(1/\sqrt d)$. Finally, we discuss various constructions (due to others) which yield configurations with incidence density $\Omega(1)$ and bipartite subgraph density $2^{-\Omega(\sqrt d)}$. Our framework and results may help shed light on the difficulty of improving Lovett's $\tilde{O}(\sqrt{\operatorname{rank}(f)})$ bound (J. ACM '16) for the log-rank conjecture; in particular, any improvement on this bound would imply the first bipartite subgraph size bounds for parallel $3$-partitioned configurations which beat our generic bounds for unstructured configurations.
翻译:我们从点超光速的几何角度研究日志信号。 或者, 我们的预测可以被解读为线性( 平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方,即平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方,我们,我们,我们,即,即平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方