비이성적 인 언어는 CFL이 아닙니다


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나는 교과서에서 열심히 연습하고 있으며, 진행 방법을 알 수 없습니다. 여기에 문제가 있습니다. 언어가 있다고 가정합니다 여기서 는 비이성적 인 숫자입니다. 이 문맥없는 언어가 아님 을 어떻게 증명할 수 있습니까?L = { a i b j : i j γ , i 0 , j 1 } L={aibj:ijγ,i0,j1}γ γLL

경우에 합리적, 그것은 언어를 받아들이는 문법을 구성하는 매우 쉽습니다. 그러나 는 비이성적이므로 실제로 무엇을 해야할지 모르겠습니다. 펌핑 보조기구가 여기에서 작동하는 것처럼 보이지 않습니다. Parikh의 정리는 아마도이 언어에 반 선형 Parikh 이미지가없는 것처럼 직관적으로 보일 것입니다.γ γγγ

이 연습은 제 4 장의 연습 25 인 Jeffrey Shallit의 "정식 언어 및 오토마타 이론의 두 번째 과정"에서 발췌 한 것입니다.

도움을 주시거나 올바른 방향으로 조금씩 움직여 주시면 감사하겠습니다. 감사합니다!


파리 크 정리를 적용 해 보셨습니까?
Yuval Filmus

반 선형이 아니라는 것을 보여주지 않겠습니까? 정의를 사용하십시오.
Yuval Filmus

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내 숙제를위한 시간이야! 감사. CS 462/662 공식 언어 및 파싱 겨울 2019, 문제 세트 9, 연습 3 2019
Hendrik Jan

@HendrikJan 저는 제프리 샬릿 (Jeffrey Shallit)의 "공식 언어와 오토마타 이론의 두 번째 코스"에서 자율 학습을하고 있습니다. 4 장의 연습 25입니다. 과제가 마감 될 때까지이 게시물을 숨길 수 있습니까?

귀하가하려는 일과 좋은 의도에 감사 드리지만 질문을 숨기도록 (며칠 동안이라도) 질문을 편집하여 삭제하지 마십시오. 감사합니다. 추신 : 문제의 원인을 인정해 주셔서 감사합니다!
DW

답변:


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Parikh의 정리에 따르면, 에 문맥이없는 경우 세트 는 반선 형일 것입니다. 형성 , 일부 .L LM = { ( a , b ) : a γ b } M={(a,b):aγb}S = u 0 + N u 1 + + N u S=u0+Nu1++Nuu i = ( a i , b i )ui=(ai,bi)

분명히 및 각 대한 그렇지 않으면 은 충분히 큰 입니다. 따라서 ( 가 유리하기 때문에). 이것은 모든 가 만족함을 의미 .u 0M u0Mu iM uiMi > 0 i>0u 0 + N u iM u0+NuiMN Ng ( S ) : = 최대 ( a 0 / b 0 , , a / b ) < γ g(S):=max(a0/b0,,a/b)<γg ( S ) g(S)( a , b ) S (a,b)Sa / b g (S )a/bg(S)

이제 가정 의 조합이다 , 다음 정의 . 상기 프로그램마다 그 조합 만족의 , 우리는 모순을 얻었다 보낸 .M MS ( 1 ) , , S ( m )S(1),,S(m) g = 최대 ( g ( S ( 1 ) ) , , g ( S ( m ) ) ) < γ g=max(g(S(1)),,g(S(m)))<γ( a , b ) (a,b)a / b g < γ a/bg<γsup { a / b : ( a , b ) M} = γsup{a/b:(a,b)M}=γ


경우 합리적, 증명에 실패하고, 실제로 semilinear이다 실제로, 구성에 의해 , 우측의 임의의 쌍 은 만족시킨다 ( 이므로 ). 반대로, 라고 가정하십시오 . 및 동안 에서 를 뺍니다 . 결국 (이후 의미γ γM M{ ( a , b ) : a st b}= s 1 a=0(a,tS)+N(S,T)+N(0,1).

{(a,b):astb}=a=0s1(a,tsa)+N(s,t)+N(0,1).
(a,b)(a,b)ast bastbs=st ts=sttast bastbasasbtbt(s,t)(s,t)(a,b)(a,b)a<sa<sb<tb<tast b<sastb<s). 이후 반드시 . 따라서 도달 할 때까지 에서 을 뺄 수 있습니다 .ast bastbbts abtsa(0,1)(0,1)(a,b)(a,b)(a,t이야)(a,tsa)


좋은 대답입니다. 간단히 설명하자면, "모든 가 만족시킨다 "의 논리 는 가 있었다면 되도록 싶었 따라서보다 더 큰 같다 ? ( a , b ) S a / b g ( S ) ( a , b ) > g ( S ) ( x , y ) S x / y γ(a,b)Sa/bg(S)(a,b)>g(S)(x,y)Sx/yγ

아니요, 이것은 정의에서 직접 따릅니다 . 당신의 주장은 왜 입니다. g ( S ) g ( S ) < γg(S)g(S)<γ
Yuval Filmus 2014 년

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이 답변에서 를 제외한 모든 변수 는 양의 정수를 나타냅니다. 비이성적 인 이 주어지면 합리적인 수의 순서가 되도록 가까울 것이다 보다 작은 다른 유리수보다 그 분모보다 적은 .γ γγ > 0 γ>0a 1b 1 <a2b 2 <a3b 3 <<γa1b1<a2b2<a3b3<<γaib iaibi γγγγbibi


펌핑 보조기구가 작동하는 것으로 나타났습니다!

모순을 위해 는 문맥이없는 언어 인 의 펌핑 길이 라고하자 . 하자 인 단어 하지만 "거의". 참고 . 고려하십시오 . 여기서 모든 대해 및 입니다 .p pL Ls = a a p b b ps=aapbbp L L| s | > b pp |s|>bpps = u v w x y s=uvwxy| v x | > 1 |vx|>1s n = u v n w x n y L sn=uvnwxnyLn 0n0

하자 하고 수있을 S와 에서의 각각.t a tat btb a ab bv xvx

  • 만약 또는 위해 충분한 크기의 수의 비율 의 그것의 들에 보다 커질 것이다 , 즉 .t b = 0 tb=0t at b >γtatb>γnnaabbsnsnγsnL
  • 그렇지 않으면 입니다. 이후 , . 따라서, 이후 , 있다고하는 .tt b <γtb<bptat b <apb p ap-tab pt b >apbpbptb<bpaptabptb>γ,s0L

위의 모순은 컨텍스트가없는 것을 보여줍니다 .L


다음은 쉬운 두 가지 연습 문제입니다.

1. 운동 표시 그런 여기서 문맥 자유 아니다 무리수이다.Lγ={aiγ:iN}γ

2. 운동 표시하는 여기서 문맥 자유이다 유리수이다.Lγ={aibj:ijγ,i0,j0}γ


대답의 속성 은 증가하는 분모 순서와 동일한 분모에서 보다 작은 모든 합리적인 숫자 목록에서 가까운 모든 합리적인 숫자를 선택하여 간단히 증명할 수 있습니다 . 순서대로 증가합니다. γγ
John L.

일반적인 구조는 계속되는 분수의 수렴을 취하는 것입니다.
Yuval Filmus 2014 년

@YuvalFilmus 예, 동의합니다. 반면에 거의 한 줄짜리 증거는 훨씬 간단하고 접근하기 쉽습니다. (마지막 메시지의 "증가 순서"는 "감소 순서"여야합니다.)
John L.
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