単語長が2つのrespの合計である単項言語の規則性。3つの四角


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単項言語について考えますLk。ここで、Lkは、長さがk平方の合計であるすべての単語で構成されます。形式的に: これは、ことを示すことは容易である L 1 = { N 2 | N N 0 }( -補題をポンピングとEG)定期的ではありません。 さらに、我々は、それぞれ自然数のためのことを意味4乗の和であることを知っている K 4のすべての言語 LのKをので、正規である LのK = L *

Lk={ann=i=1kni2,niN0(1ik)}
L1={an2nN0}
k4LkLk=L(a)

ここで、およびk = 3の場合に興味があります。k=2k=3

L 3 = { N 1 2 + N 2 2 + N 3 2 | N 1N 2N 3N 0 }L2={an12+n22n1,n2N0}L3={an12+n22+n32n1,n2,n3N0}

残念ながら、私はこの言語が正規であるかどうかを示すことができません(ルジャンドルの3平方定理または2平方和のフェルマーの定理を使っても)。

少なくともは規則的ではないが、不幸に考えることは証明ではないと私は確信しています。何か助けは?L2


たぶん、私たちの参照質問(通常はなく、通常)には、役に立つポインタがあります。
ラファエル

回答:


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から始めましょう。知られている場合は2つの正方形の和は整数の上限濃度が0であることL 2L2L2、その上部の密度は、有限の0であるため、定期的であったが、それは、最終的に周期などであろう。しかし、には任意の大きな整数が存在するため、L 2を正規にすることはできません。L2L2

について、単語w k = 1 4 k 7を考えます。私のためと主張K < 、単語W KW ℓは非等価です。実際、W K 1 4 K 8L 3、一方W 1 4 K 7LL3wk=14k7k<wk,wwk14k8L3。Myhill–Nerode基準は、 L 3が不規則であることを示します。w14k7L3L3


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が規則的であると仮定します。そして、そうすることによって、その補数、あるルジャンドルの3平方の定理である{ nが| N = 4 、K8 L + 7 K L N }パリフの定理により、これは長さのセットS = { 4 k8 l + 7 | K L N }L3{an | n=4k(8l+7),k,lN}S={4k(8l+7) | k,lN}半直鎖、すなわちA有限和集合である }。線形セットの N i = 1 SiSi={ai+rbi| RNi=1NSiSi={ai+rbi | rN}

二つの要素検討K 1 > K 2、およびlet R = K 1 - K 2。もしS 1sは2が同じで両方ともS iは、そのようにのいずれかでありますs1=4k1(8l1+7),s2=4k2(8l2+7)Sk1>k2r:=k1k2s1,s2Si)。だがまたは 2 s 2s 1 s 1 < s 2または s 1 > s 2によって異なります2s1s22s2s1s1<s2s1>s2

  • 、ここで l = 4 r 18 l 1 + 7 l 22(4k1(8l1+7))(4k2(8l2+7))=4k2(8l7)l=4r1(8l1+7)l2
  • 、ここで l = 2 l 24 r l 12(4k2(8l2+7))(4k1(8l1+7))=4k2(8l74r+14)l=2l24rl1

Ss1,s2Sk

L3

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