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P2 Formalizing the Face Lattice of Polyhedra

多面体面格的形式化
LMCS vol.Volume 18, Issue 22022匹配度 2/10 · 论文属于 Coq 中的数学形式化与证明工程,虽与形式化验证相关,但研究对象是多面体的面格与组合几何,不涉及程序分析、LLM/Agent 改进验证、浮点程序分析或贝叶斯程序分析等用户核心方向。引用 0 inbox
Xavier Allamigeon, Ricardo D. Katz, Pierre-Yves Strub
crossref: 2026-09-10

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一句话:在 Coq 中首次形式化多面体的面,证明面构成分级原子/余原子格并验证 Balinski 定理。

面在多面体的组合与计算性质中处于核心地位,但此前缺乏在证明助手中的形式化。本文在 Coq 中首次形式化多面体的面,工作建立在已有 Coq 多面体库之上,该库提供投影、凸包、线性映射像等基本构造与操作。作者还设计了一种特殊机制,可根据证明上下文自动引入多面体或面的合适表示,提升形式化可用性。借助该框架,作者证明了若干最重要的面组合性质:面构成一族分级、原子且余原子的格,并在区间子格下封闭;此外还形式化了 Balinski 关于 d 维多胞体邻接图 d-连通性的定理。

问题
多面体的面在组合与计算中十分重要,但此前没有在 Coq 等证明助手中得到形式化。
方法
在已有 Coq 多面体库基础上形式化面,并设计根据证明上下文自动选择多面体或面表示的机制。
评估
通过在 Coq 中机器化证明面的格结构性质以及 Balinski 的 d-连通性定理,展示该方法的可用性与表达能力。
原文摘要(Abstract)

Faces play a central role in the combinatorial and computational aspects of polyhedra. In this paper, we present the first formalization of faces of polyhedra in the proof assistant Coq. This builds on the formalization of a library providing the basic constructions and operations over polyhedra, including projections, convex hulls and images under linear maps. Moreover, we design a special mechanism which automatically introduces an appropriate representation of a polyhedron or a face, depending on the context of the proof. We demonstrate the usability of this approach by establishing some of the most important combinatorial properties of faces, namely that they constitute a family of graded atomistic and coatomistic lattices closed under interval sublattices. We also prove a theorem due to Balinski on the $d$-connectedness of the adjacency graph of polytopes of dimension $d$.

链接与引用

DOI 原文 · PDF(开放获取) ·

BibTeX
@article{paperbot1701,
  title = {Formalizing the Face Lattice of Polyhedra},
  author = {Xavier Allamigeon and Ricardo D. Katz and Pierre-Yves Strub},
  journal = {Logical Methods in Computer Science},
  volume = {Volume 18, Issue 2},
  year = {2022},
  doi = {10.46298/lmcs-18(2:10)2022}
}