계산 가능한 실수의 결정 가능한 속성


답변:


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그렇습니다. 쌀에 대한 현실에 대한 정리는 모든 합리적인 버전의 계산 가능한 현실에 적용됩니다.

먼저 특정 정리와 추론을 증명하고 나중에 계산 가능성과 어떤 관련이 있는지 설명하겠습니다.

정리 : 가정:아르 자형{0,1}p:R{0,1} 지도이고 ,아르 자형a,bR 그런 두 가지 현실 ()=0p(a)=0()=1p(b)=1. 그런 다음 코시 시퀀스가 ​​있습니다(엑스나는)나는(xi)i 그런 (나는엑스나는)(엑스제이)p(limixi)p(xj)모든 .제이jN

증명. 다음과 같이 일련의 실수 를 구성합니다 : 모든 대해 관찰하십시오 .(와이나는,나는)나는(yi,zi)i(와이0,0)=(,)(와이나는+1,나는+1)={(와이나는,(와이나는+나는)/2)만약 ((와이나는+나는)/2)=1((와이나는+나는)/2,나는)만약 ((와이나는+나는)/2)=0

(y0,z0)(yi+1,zi+1)=(a,b)={(yi,(yi+zi)/2)((yi+zi)/2,zi)if p((yi+zi)/2)=1if p((yi+zi)/2)=0
나는iN
  • (와이나는)=0p (와이나는) = 0(나는)=1p (나는) = 1
  • |나는와이나는|=||2나는|나는와이나는| = | b-a | 2나는
  • |와이나는+1와이나는|||2나는|와이나는 + 1와이나는| | b-a | 2나는
  • |나는+1나는|||2나는|나는 + 1나는| | b-a | 2나는

따라서 시퀀스 및 는 Cauchy이며 공통점 됩니다. 경우 우리가 가지고 경우 및 우리가 가지고 . (와이나는)나는(와이나는)나는(나는)나는(나는)나는=나는와이나는=나는나는c =나는와이나는=나는나는()=0p ( c ) = 0(엑스나는)나는=(나는)나는(엑스나는)나는= (나는)나는()=1p ( c ) = 1(엑스나는)나는=(와이나는)나는(엑스나는)나는= (와이나는)나는

추론 : 가정하자 와 되도록 두 실수 및 . 그런 다음 모든 Turing 머신은 영원히 실행되거나 영원히 실행되지 않습니다.:아르 자형{0,1}p : R{ 0 , 1 },아르 자형a , b R()=0p ( a ) = 0()=1p(b)=1

증명. 정리에 따르면 모든 대해 가 Cauchy 시퀀스 있습니다. 일반성을 잃지 않으면 서 이고 이라고 가정 할 수 있습니다 .(엑스나는)나는(xi)i(엑스제이)(나는엑스나는)p(xj)p(limixi)제이jB(엑스제이)=1p(xj)=1(나는엑스나는)=0p(limixi)=0

를 튜링 머신 이라고하자 . 로 시퀀스 정의 는 단계 까지 시뮬레이션 하고 그 단계가 그 단계에서 멈췄는지 아닌지를 결정할 수 있기 때문에 순서가 잘 정의되어 있습니다 . 다음으로, 가 Cauchy 시퀀스이므로 는 Cauchy 시퀀스 입니다. 이라고하자 . 어느 또는 :T와이나는yi와이나는={엑스제이만약  단계적으로 멈춤 제이 과 제이나는엑스나는만약  안에 멈추지 않는다 나는 단계

yi={xjxiif T halts in step j and jiif T does not halt within i steps
T나는i(와이나는)나는(yi)i(엑스나는)나는(xi)i=나는와이나는z=limiyi()=0p(z)=0()=1p(z)=1
  • 만약 후 영원히 달린다. 실제로 단계 후에 중지되면 이므로 은 모순 됩니다.()=0p(z)=0T제이j=엑스제이z=xj()=(엑스제이)=1p(z)=p(xj)=1()=0p(z)=0

  • 만약 다음, 영원히 실행되지 않는다. 사실, 그랬다면, 우리는 것이다 하고, 그래서 모순, . ()=1p(z)=1T=나는엑스나는z=limixi()=(나는엑스나는)=0p(z)=p(limixi)=0()=0p(z)=0

이제 이것이 왜 우리에게 실수에 대한 쌀의 정리를 제공하는지 설명 할 수 있습니다. 증명은 건설적이므로 계산 가능한 절차를 수행합니다. 이것은 소위 계산할 수있는 계산 모델과 실수의 계산 구조에 해당됩니다. 실제로, 프로그램을 구축하기위한 지침으로 돌아가서 증명을 읽을 수 있습니다. 모든 단계는 계산 가능합니다.

따라서 계산 가능한 맵 있고 계산 가능한 있으면 이고 , 우리는 정리의 구성 적 증거로부터 발생하는 계산 가능한 절차를 적용하여 Halting oracle을 만들 수 있습니다. 그러나 Halting 오라클은 존재하지 않으므로 모든 계산 가능한 맵 은 일정합니다.:아르 자형{0,1}p:R{0,1},아르 자형a,bR()=0p(a)=0(1)=1p(1)=1:아르 자형{0,1}p:R{0,1}

보충 : 라이스 정리가 실재의 연결성과 관련이 있는지에 대한 질문도있었습니다. 그렇습니다. 그것은 실재가 연결되었다는 진술입니다.

우리가 먼저 연속 맵 관찰하자 (우리가 이산 토폴로지 걸릴 분리 된 clopen 한 쌍의 대응)을 설정 (닫힌 및 오픈) 이므로 입니다. 실제로 및 취하십시오 . 는 연속적이고 및 은 열려 있기 때문에 와 는 열려 있고 분리되어 있으며 분명히 모든 합니다. 반대로 모든 쌍:엑스{0,1}p:X{0,1}{0,1}{0,1},V엑스U,VXV=엑스UV=X=1({0})U=p1({0})V=1({1})V=p1({1})p{0}{0}{1}{1}UVV엑스X(,V)(U,V) 덮는 분리 된 clopens 엑스X 연속지도를 결정합니다 :엑스{0,1}p:X{0,1} 그 요소를 매핑 U00 그리고의 요소 VV11.

이것으로부터 우리는 공간을 배웁니다 엑스X 연속지도가있는 경우에만 연결이 끊어집니다. :엑스{0,1}p:X{0,1},엑스a,bX 그런 ()=0p(a)=0(1)=p(1)=b (우리는 필요 ab 우리는 사소한 분해를 얻을 수 있도록 엑스X). 같은 것을 말하는 또 다른 방법이 있습니다 : 공간엑스X 모든 연속 맵인 경우에만 연결됩니다 엑스{0,1}X{0,1} 일정하다.

계산 가능한 수학에는 기본 정리가 있습니다. 모든 계산 가능한 맵은 연속적 입니다. 따라서 우리가 계산 가능한 물체의 영역 안에있는 한, 라이스 정리는 실제로 특정 공간이 연결되어 있다고 말합니다. 고전 쌀 정리의 경우 문제의 공간은 부분 계산 기능의 공간입니다NN.


감사! 이것이 내가 찾던 것입니다. 다른 질문에 대한 아이디어가 있습니까? 이것이 실제의 연결성과 직접 관련이 있는지 여부입니다.
Shachaf

나는 쌀 정리가 실제로 연결 정리의 한 형태라는 사실에 대한 설명을 추가했습니다.
Andrej Bauer

가정 (엑스)=1,(엑스')=0p(x)=1,p(x)=0 정의 와이나는=엑스yi=x 만약 T 안에 멈추지 않는다 나는i 단계와 와이나는=엑스'yi=x그렇지 않으면. T가 멈추지 않으면와이나는yi 수렴하다 엑스x그렇지 않으면 엑스'x. 만약엑스,엑스'x,x 계산 가능하고 주어진 T한도를 계산하는 기계를 생성 할 수 있습니다. 와이나는yi. 왜 이것이 충분하지 않은지p 계산할 수 없거나 반 결정할 수 없다 T iff를 멈추지 않습니다 p 이다 11한계에). 반 결정 가능한 사소한 속성이 있기 때문에 분명히 뭔가를 놓치고 있습니다.
Ariel

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당신의 정의 T 괜찮지 만 시퀀스의 계산 가능한 수렴 속도도 필요합니다 와이나는yi그 한계가 계산 가능하다고 주장하기 위해. 어느 인덱스에서 계산할 수 없기 때문에나는i 순서 와이나는yi ~에서 벗어날 수있다 엑스x엑스'x (또는 다른 단계에서 계산할 수 있습니다. T그러한 계산 가능한 수렴 속도는 가질 수 없습니다.
Andrej Bauer

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아니요. 또는 최소한 증명은 사소한 것이 아닙니다. 실제로 계산할 수있는 (일반적으로 많은) 방법 중에서 선택할 수 있고 선택한 속성을 포함한 전체 구조를 가진 방법을 선택할 수 있습니다. 중지 테스트로 속성 테스트를 줄이지 않습니다.

또한, "사소하지 않은"이 숫자의 속성을 의미한다는 것을 더 잘 이해해야한다고 생각합니다. 라이스 정리에서 "사소하지 않은"은 기본적으로 구문이 아니며 구문에 의해 암시되지 않습니다. 그러나 각 계산 가능한 실수는 단일 프로그램이 아니라 프로그램으로 가득한 동등 클래스입니다.


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무슨 말인지 잘 모르겠습니다. 계산 가능한 실수를 구별하려고합니까 (예 :2, 22/7, π등) 및이를 계산하는 프로그램? 물론, 각각의 계산 가능한 실제를 계산하는 프로그램은 무한히 많지만 결정 가능한 언어를 결정하는 튜링 머신은 무한히 많으며 일반적인 라이스 정리에는 아무런 문제가 없습니다.
David Richerby

계산 가능한 실수의 다른 표현이 실제로 계산 능력이 크게 다른가요? en.wikipedia.org/wiki/Computable_number 의 정의 중 하나를 사용하고 있다고 가정 해 봅시다 . 예를 들어 계산 가능한 실수는 합리적인 오류 바운드를 사용하고 그 범위 내에서 근사를 생성하는 프로그램으로 표현됩니다. 나는 쌀의 정리와 같은 의미에서 "사소한"것을 의미한다 : 모든 계산 가능한 현실에 적용되거나 전혀 적용되지 않는 속성. 각 숫자가 여러 프로그램으로 표현 될 수 있다는 것은 사실이지만, 부분적인 기능에서도 마찬가지입니다.
Shachaf

@Shachaf 그것은 Rice의 정리가 요구하는 것보다 "사소한"것입니다. "Syntactic"속성도 간단합니다. 예를 들어 "초기 상태에서 4 개 이상의 상태에 도달 할 수 있음", "연결된 상태 그래프가 있음", "X를 테이프에 기록하는 전이가 없음"등. 모든 기계에 적용되는 것은 아닙니다.
Boyd Stephen Smith Jr.

@DavidRicherby 네, 구별이 필요하다고 생각합니다. 전체 또는 생산적인 표현으로 독점적으로 일할 수 있다면 더 많은 힘이 있습니다.
보이드 스티븐 스미스 Jr.

라이스 정리는 부분 함수의 속성에 관한 것이지 계산하는 알고리즘이 아닙니다. 마찬가지로 계산 가능한 실제의 속성에 대해 묻는 것이지 계산하는 실제가 아닙니다.
Shachaf
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