Ciekawa przestrzeń metryczna związana z maszynami Turinga


16

W tym pytaniu rozważamy tylko maszyny Turinga, które zatrzymują się na wszystkich wejściach. Jeśli to przez oznaczamy maszynę Turinga, której kod tokNTkk .

Rozważ następującą funkcję

s(x,y)=min{k|L(Tk){x,y}|=1}

Innymi słowy, jest kodem najmniejszej maszyny Turinga, która rozpoznaje dokładnie jeden z ciągówMożemy teraz zdefiniować następującą mapęs(x,y)x,y.

d(x,y)={2s(x,y)if xy,0otherwise.

Można szybko sprawdzić, czy d(x,y) indukuje przestrzeń metryczną (w rzeczywistości ultrametryczną) na Σ.

Chciałbym teraz udowodnić, że jeśli f:ΣΣ jest funkcją jednorodnie ciągłą, to dla każdego rekurencyjnego języka L, f1(L) jest rekurencyjny.

Innymi słowy, niech f będzie mapą taką, że dla każdego ϵ>0 jest δ>0 taka, że ​​jeśli dla ciągów x,yΣ

d(x,y)δ
a następnie
d(f(x),f(y))<ϵ.
Następnie musimy pokazać, że f1(L) jest językiem rekurencyjnym, biorąc pod uwagę, że L jest rekurencyjny.

Jak już wspomniano w tym poście, jednym ze sposobów rozwiązania problemu jest pokazanie, że istnieje maszyna Turinga, która podała ciąg xΣ oblicza f(x).

Utknąłem w dowodzeniu tego twierdzenia i powoli zastanawiam się, czy istnieje jakieś inne podejście do rozwiązania tego problemu?

Wskazówki, sugestie i rozwiązania są mile widziane!


1
Dlaczego próbujesz to udowodnić? Przypomina mi obliczalność Banacha-Mazura, która nie jest zbyt dobrze wychowana.
Andrej Bauer,

@AndrejBauer Zadanie domowe!
Jernej

Odpowiedzi:


9

Edytuj: usunąłem podpowiedzi, opublikowałem moje rozwiązanie.

Oto moje rozwiązanie. Wybierzmy punkt odniesienia gdzie i rozważmy wszechświat z punktu widzenia i . Okazuje się, że każde „sąsiedztwo” punktu odpowiada językowi rekurencyjnemu. Więc to sąsiedztwo wokół , i będzie jakieś sąsiedztwo wokół które to odwzorowuje; ta okolica jest językiem rekurencyjnym.xf(x)Lxf(x)Lf(x)x

Lemat. W tej przestrzeni język jest rekurencyjny wtedy i tylko wtedy, gdy jest sąsiedztwem każdego z jego łańcuchów.

Dowód . Po pierwsze, ustalić rekurencyjne języka i niech . Niech będzie minimalny wskaźnik o decydującym dla . Następnie ma że jeśli , , aby . Zatem oznacza, że .LxLKLyLs(x,y)Kd(x,y)1/2Kd(x,y)<1/2KyL

Po drugie, niech będzie dowolnym ciągiem znaków i naprawi ; niech . Niech ; następnie . Potem możemy pisaćxε>0K=log(1/ε)LK={y:d(x,y)<ε}LK={y:s(x,y)>K}

LK={y:(j=1,,K)|L(Tj){x,y}|1}.

Ale jest rozstrzygalne: na wejściu , można symulować pierwsze decydentów na i i przyjąć tylko wtedy, gdy każdy albo przyjęte lub odrzucone zarówno oba. LKyKxy 

Teraz prawie skończyliśmy:

Prop. Niech będzie ciągły. Jeśli jest rekurencyjny, to jest rekurencyjny.fLf1(L)

Dowód. W ramach ciągłej funkcji preimage sąsiedztwa to sąsiedztwo.


Co ciekawe, myślę, że w tej przestrzeni funkcja ciągła jest jednolicie ciągła: Niech będzie ciągła, więc dla każdego punktu , dla każdego istnieje odpowiednia . Napraw plik i pozwól . Istnieje skończona liczba piłek wielkości : istnieje ; wtedy jest ; następnie i tak dalej. kojarzy się z każdym z tych językówfxεδεK=log(1/ε)εL(T1)L(T2)L(TK)L(T1)¯L(T2)L(TK)L(T1)L(T2)¯L(TK)fLijęzyk preimage z powiązaną średnicą . Dla każdego , . Możemy więc wziąć minimum tych skończonych wielu aby uzyskać jednolitą stałą ciągłości związaną z tym .LiδixLid(x,y)δid(f(x),f(y))εδδε


1
Oczywiście ale wciąż brakuje mi sposobu pokazania, że jest rekurencyjny! d(x,y)12Kf1(L)
Jernej

@Jernej OK, więc po pierwsze mamy również przeciwieństwo - jeśli wówczas oba są w lub nie jest. Teraz weźmy . Potem jest trochę więc jeśli , to . W szczególności, niech wybrać kilka z . Teraz chcemy wiedzieć, gdzie wszystkie pozostałe elementy leżą względem , a zatem gdzie muszą pozostać inni członkowie względem ?d(x,y)>12KLϵ=12Kδd(x,y)δ|L{f(x),f(y)}|=1xx=f(x)LLxf1(L)x
usul

@Jernej Zamieściłem teraz swoje rozwiązanie. Mam nadzieję, że to, co opublikowałem wcześniej, było pomocne! Dziękujemy za opublikowanie tego problemu, jest bardzo fajny.
usul

Bardzo dziękuję za odpowiedź. Zajęło mi trochę czasu, aby przyswoić wskazówki, dlatego nie głosowałem i nie zaakceptowałem twojej odpowiedzi!
Jernej

Szybkie pytanie. Wykazaliśmy, że jest rozstrzygalny. Nie rozumiem, jak to się dzieje, że jest rekurencyjne? Czy to możliwe, że jeden z symulowanych nigdy się nie zatrzymuje? LKTj
Jernej
Korzystając z naszej strony potwierdzasz, że przeczytałeś(-aś) i rozumiesz nasze zasady używania plików cookie i zasady ochrony prywatności.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.