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Wir behandeln Kettenbruchentwicklungen in beliebiger Dimension. Wir geben einen Kettenbruchalgorithmus an, der für beliebige Dimension n simultane diophantische Approximationen berechnet, die bis auf den Faktor 2 exp (n+2)/4 optimal sind. Für einen reellen Eingabevektor x := (x1,...,X n-1, 1) berechnet der Algorithmus eine Folge ganzzahliger Vektoren ....., so daß für i =1, ...., n-1 : | q exp (k) xi -pi exp (k)| <= 2 exp (n+2)/4 sqrt (1 + xi exp 2) / q exp (1/n-1). Nach Sätzen von Dirichlet und Borel ist die Schranke optimal in dem Sinne, als daß der Exponent 1/(n-1) im allgemeinen nicht erhöht werden kann. Der Algorithmus konstruiert eine Folge von Gitterbasen des Zn, welche die Gerade x R approximieren. Für gegebenes E > 0 findet der Algorithmus entweder eine Relation zu x, das heißt einen ganzzahligen zu x orthogonalen Vektor (ungleich Null), mit euklidischer Länge kleiner oder gleich E exp -1, oder er schließt Relationen zu x mit euklidischer Länge kleiner als E exp -1 aus. Der Algorithmus führt in der Dimension n und |log E| polynomial viele arithmetische Operationen auf rellen Zahlen in exakter Arithmetik aus. Für rationale Eingaben x := (p1, ....., pn)/pn, E>0 mit p1,.....,pn Teil von Z besitzt der Algorithmus polynomiale Bitkomplexität in O........ Eine Variante dieses Algorithmus konstruiert für Eingabevektoren x einen (von x nicht notwendigerweise verschiedenen) Nahebeipunkt x' zu x und eine kurze Relation zu x'. Im Falle x<>x können wir die Existenz von Relationen kleiner als (2E)exp -1 für Punkte in einer kleinen offenen Umgebung um x' ausschließen. Wir erhalten in diesem Sinne eine stetige untere Schranke für die Länge der kürzesten Relation zu Punkten in dieser Umgebung. Die für x' berechnete Relation ist bis auf einen in der Dimension n exponentiellen Faktor kürzeste Relation für x'. Zur Implementierung des Kettenbruchalgorithmus stellen wir ein numerisch stabiles Verfahren vor und berichten über experimentelle Ergebnisse. Wir geben untere Schranken für die Approximierbarkeit kürzester Relationen in der Maximum-Norm und minimaler diophantischer Approximationen an: Unter der Annahme, daß die Klasse NP nicht in der deterministischen Zeitklasse O(n exp poly log n) enthalten ist, zeigen wir: Es existiert kein Algorithmus, der für rationale Eingabevektoren x polynomial in der Bitlänge bin(x) von x ist und die in der Maximum-Norm kürzeste Relation bis auf einen Faktor 2 exp (log 0.5 - zeta bin(x)) approximiert. Dabei ist zeta eine beliebig kleine positive Konstante. Wir übertragen dieses Resultat auf das Problem, zu gegebenen rationalen Zahlen x1,....,xn-1 und einem rationalen E > 0 gute simultane diophantische Approximationen zu finden, das heißt rationale Zahlen p1/q,...; (p n-1/)q mit möglichst kleinem Hauptnenner q zu konstruieren, so daß max 1 <=i <= n-1 |q xi - pi| <= E. Wir zeigen unter obiger Annahme, daß kein Algorithmus existiert, der für gegebene rationale Zahlen x1,........,x n-1 und natürlicher Zahl N polynomial-Zeit in der Bitlänge bin(x) von x ist und simultane diophantische Approximationen berechnet, so daß max 1 <=i <= n-1 |q xi - pi| für q gehört zu [1, N] bis auf den Faktor 2 exp (log 0.5 - zeta bin(x)) minimal ist. Hierbei ist zeta wieder eine beliebig kleine positive Konstante.

We analyse a continued fraction algorithm (abbreviated CFA) for arbitrary dimension n showing that it produces simultaneous diophantine approximations which are up to the factor 2^((n+2)/4) best possible. Given a real vector x=(x_1,...,x_{n-1},1) in R^n this CFA generates a sequence of vectors (p_1^(k),...,p_{n-1}^(k),q^(k)) in Z^n, k=1,2,... with increasing integers |q^{(k)}| satisfying for i=1,...,n-1 | x_i - p_i^(k)/q^(k) | <= 2^((n+2)/4) sqrt(1+x_i^2) |q^(k)|^(1+1/(n-1)) By a theorem of Dirichlet this bound is best possible in that the exponent 1+1/(n-1) can in general not be increased.

Given a real vector alpha =(alpha1 ; : : : ; alpha d ) and a real number E > 0 a good Diophantine approximation to alpha is a number Q such that IIQ alpha mod Zk1 ", where k \Delta k1 denotes the 1-norm kxk1 := max 1id jx i j for x = (x1 ; : : : ; xd ). Lagarias [12] proved the NP-completeness of the corresponding decision problem, i.e., given a vector ff 2 Q d , a rational number " ? 0 and a number N 2 N+ , decide whether there exists a number Q with 1 Q N and kQff mod Zk1 ". We prove that, unless ...

We address to the problem to factor a large composite number by lattice reduction algorithms. Schnorr has shown that under a reasonable number theoretic assumptions this problem can be reduced to a simultaneous diophantine approximation problem. The latter in turn can be solved by finding sufficiently many l_1--short vectors in a suitably defined lattice. Using lattice basis reduction algorithms Schnorr and Euchner applied Schnorrs reduction technique to 40--bit long integers. Their implementation needed several hours to compute a 5% fraction of the solution, i.e., 6 out of 125 congruences which are necessary to factorize the composite. In this report we describe a more efficient implementation using stronger lattice basis reduction techniques incorporating ideas of Schnorr, Hoerner and Ritter. For 60--bit long integers our algorithm yields a complete factorization in less than 3 hours.