チューリングマシンに関連する興味深い計量空間


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この質問では、すべての入力で停止するチューリングマシンのみを考慮します。もし、その後によって我々は、そのコードであるチューリングマシン表す。T K Kk∈NTkk

次の機能を検討してください

s(x,y)=min{k∣|L(Tk)∩{x,y}|=1}

つまり、s(x,y)は、ストリングx、yの 1つを正確に認識する最小のチューリングマシンのコードです。x,y.次のマップを定義できます

d(x,y)={2−s(x,y)if x≠y,0otherwise.

d(x,y)が\ Sigma ^ {*}にメトリック空間(実際にはウルトラメトリック)を誘導することをすぐに確認できますΣ∗.

ここで、f:Σ∗↦Σ∗が一様に連続する関数である場合、すべての再帰言語Lに対して、f−1(L)も再帰的であることを証明したいと思います。

言い換えれば、fをすべてのϵ>0に対してδ>0ようなマップとし、文字列x,y∈Σ∗

d(x,y)≤δ
、
d(f(x),f(y))<ϵ.
次に、Lが再帰的であることを考えると、f−1(L)が再帰的言語であることを示す必要があります。L

この投稿で既に述べたように、問題にアプローチする1つの方法は、文字列x \ in \ Sigma ^ {*}がf(x)をx∈Σ∗計算するチューリングマシンがあることを示すことf(x).

私はこの主張を証明し、これを解決する他のアプローチがあるかどうかゆっくりと疑問に思っていますか?

ヒント、提案、解決策は大歓迎です!


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なぜこれを証明しようとしていますか?Banach-Mazurの計算可能性を思い起こさせますが、これはあまりうまく動作しません。
— アンドレイバウアー

@AndrejBauer宿題!
— Jernej

回答:


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編集:ヒントを削除し、私のソリューションを投稿しました。

これが私の解決策です。私たちは、基準点選択しようとしているどことから宇宙考えるとビューののポイントを。ポイントのすべての「近傍」が再帰言語に対応していることがわかります。したがって、は周囲の近傍であり、それにマッピングされる周囲には近傍があります。この近所は再帰的な言語です。xf(x)∈Lxf(x)Lf(x)x

補題。この空間では、言語が再帰的であるのは、各文字列の近傍である場合に限ります。

証明。最初に、再帰言語を修正し、ます。してみましょうための決定器の最小インデックスで。そして、、であれば、ます。したがって、はことを意味します。Lx∈LKLy∉Ls(x,y)≤Kd(x,y)≥1/2Kd(x,y)<1/2Ky∈L

次に、任意の文字列とし、を修正します。聞かせて。LET。次いで。次に書くことができますxε>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}.

しかし決定可能である:入力では、まずシミュレートすることができる上decidersとし、受け入れる場合は、それぞれがいずれかの両方を受け入れ、またはその両方を拒否した場合にのみ。LKyKxy ◻

これでほぼ完了です。

提案を連続とする。場合再帰的であり、その後再帰的です。fLf−1(L)

証明。連続関数では、近傍の前画像は近傍です。


興味深いことに、この空間では連続関数は一様に連続であると思います:を連続とするため、各点、各に対応するが存在します。を修正し、ます。サイズ有限数のボールがありますます。そこである、次になどのようになります。はこれらの各言語関連付けられますfxεδεK=⌊log⁡(1/ε)⌋εL(T1)∪L(T2)⋯∪L(TK)L(T1)¯∪L(T2)⋯∪L(TK)L(T1)∪L(T2)¯⋯∪L(TK)fLiプリイメージ言語関連直径。各、。したがって、この関連付けられた均一な連続定数を取得するために、これらの有限数の最小値を取ることができます。Li′δix∈Li′d(x,y)≤δi⟹d(f(x),f(y))≤εδδε


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明らかにが、が再帰的であることを示す方法を見逃しています!d(x′,y′)≤12Kf−1(L)
— ジャーニー

@Jernej OK、それで最初に、反陽性もあります、両方ともかどちらでもないです。取ります。次に、いくつかのので、場合、。特に、を選択してみましょう。今、私たちは知りたいところ他のすべての要素に嘘の相対、したがってなければならないの他のメンバーに嘘の相対?d(x′,y′)>12KLϵ=12Kδd(x,y)≤δ|L∩{f(x),f(y)}|=1xx′=f(x)∈LLx′f−1(L)x
— usul

@Jernej今すぐソリューションを投稿しました。以前に投稿したものがお役に立てば幸いです!この問題を投稿してくれてありがとう、とてもクールです。
— usul

ご回答どうもありがとうございました。ヒントを消化するのにしばらく時間がかかったので、あなたの答えを支持して受け入れませんでした!
— Jernej

簡単な質問。が決定可能であることを示しました。それが再帰的であることがどのように続くかわかりませんか?シミュレートされた 1つが停止することはありませんか?LKTj
— Jernej
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