We are interested in solving decision problem $\exists? t \in \mathbb{N}, \cos t \theta = c$ where $\cos \theta$ and $c$ are algebraic numbers. We call this the $\cos t \theta$ problem. This is an exploration of Diophantine equations with analytic functions. Polynomial, exponential with real base and cosine function are closely related to this decision problem: $ \exists ? t \in \mathbb{N}, u^T M^t v = 0$ where $u, v \in \mathbb{Q}^n, M \in \mathbb{Q}^{n\times n}$. This problem is also known as "Skolem problem" and is useful in verification of linear systems. Its decidability remains unknown. Single variable Diophantine equations with exponential function with real algebraic base and $\cos t \theta$ function with $\theta$ a rational multiple of $\pi$ is decidable. This idea is central in proving the decidability of Skolem problem when the eigenvalues of $M$ are roots of real numbers. The main difficulty with the cases when eigenvalues are not roots of reals is that even for small order cases decidability requires application of trancendental number theory which does not scale for higher order cases. We provide a first attempt to overcome that by providing a $PTIME$ algorithm for $\cos t \theta$ when $\theta$ is not a rational multiple of $\pi$. We do so without using techniques from transcendental number theory. \par One of the main difficulty in Diophantine equations is being unable to use tools from calculus to solve this equation as the domain of variable is $\mathbb{N}$. We also provide an attempt to overcome that by providing reduction of Skolem problem to solving a one variable equation (which involves polynomials, exponentials with real bases and $\cos t \theta$ function with $t$ ranging over reals and $\theta \in [0, \pi]$) over reals.
翻译:我们有兴趣解决决定问题 $\ 存在问题? t 根基和 Cosine 函数与这个决定问题密切相关 : 美元 = 基数? t 美元 = 基数 = 美元 = 美元 。 我们称之为 美元 = 基数 问题 。 这是对具有分析功能的diopratine 方程式的探索 。 多元性、 指数化与真实基数和 Cosine 函数与这个决定问题密切相关 : 美元 = 基数? t = 基数 = 美元 = 美元 = 基数 = 美元 = 美元 = 美元 = 美元 = 美元 = 美元 = 美元 = 美元 = 美元 美元 = = = 基数 = = 美元 = = 数 。 当 以 美元 = 以 美元 = 以 以 美元 以 美元 数字 提供 的 数字 = 以 以 以 数字 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以