حمید میخواهد یک دستگاه بامزه طراحی کند. هر دستگاه بامزه این خصوصیات را دارد:
عدد $0 \leq e \leq 1$ روی آن نوشته شده زیر آن عدد $N$ نوشته شده یک دریچه ورودی دارد که از آن دریچه اعداد ۱ یا ۱- به دستگاه داده میشود. یک دکمه دارد که هر وقت آن دکمه را فشار بدهیم، مجموع $N$ عدد آخری که به دستگاه داده شده است را با تقریب $e$ نمایش می دهد. یعنی در صورتی که مجموع $N$ عدد آخر، $k$ باشد عددی که دستگاه اعلام میکند بین (یا برابر) $k$($1+e$) و $k$ ($1-e$) میباشد.
حمید میخواهد یک $e$ پیدا کند به صورتی که برای تمام $N$ ها بتواند دستگاهی با این اعداد بسازد. ثابت کنید هر دستگاه با اعداد $e$ و $N$، حداقل $ \Omega (N)$ لازم دارد.
پاسخ
اگر دو ورودی به دستگاه بدهیم که جواب یکی ۱ و دیگری ۱- باشد، باید حالت حافظهی دستگاه بعد از خواندن دو ورودی متفاوت باشد. (چرا؟) یک دنبالهی $n$ تایی از ۱ و ۱- را خوب مینامیم اگر جمع عدد $2i$ ام و $2i-1$ ام آن ۰ شود. حال دستگاه باید برای هر دو عدد خوب حالت حافظهی متفاوت داشته باشد.
در غیر این صورت فرض کنید دو عدد خوب $A$ و $B$ باشند که حالت حافظه پس از خواندن آنها یکسان است. آنقدر به دستگاه ۰ میدهیم که تا جایی که مثلا جواب $A$، ۱ شود و جواب $B$، ۱-. در این دو حالت، دستگاه حافظهی یکسانی دارد که تناقض است. پس $2^{\frac{n}{2}}$ ورودی داریم که حالت حافظه به ازای آنها متفاوت است. پس دستگاه حداقل $\frac{n}{2}$ بیت حافظه نیاز دارد.