Dans cette question, nous considérons uniquement les machines Turing qui s'arrêtent sur toutes les entrées. Si alors par on désigne la machine de Turing dont le code est .
Considérez la fonction suivante
En d'autres termes, est le code de la plus petite machine de Turing qui reconnaît précisément l'une des chaînes x , y . Nous pouvons maintenant définir la carte suivante
On peut rapidement vérifier que induit un espace métrique (en fait un ultramétrique) sur Σ ∗ .
Je voudrais maintenant prouver que si est une fonction uniformément continue , alors pour chaque langage récursif L, f - 1 ( L ) est récursif également.
En d'autres termes, soit une carte telle que pour chaque ϵ > 0 il y a un δ > 0 tel que si pour les chaînes x , y ∈ Σ ∗ puis d ( f ( x ) , f ( y ) ) < ϵ . Ensuite, nous devons montrer que f - 1 ( L ) est un langage récursif étant donné que L est récursif.
Maintenant, comme déjà noté dans ce post, une façon d'aborder le problème est de montrer qu'il existe une machine de Turing qui, étant donné une chaîne calcule f ( x ) .
Je suis coincé à prouver cette affirmation et je me demande lentement s'il existe une autre approche pour résoudre ce problème?
Les astuces, suggestions et solutions sont les bienvenues!
Réponses:
Edit: suppression des indices, publication de ma solution.
Voici ma solution. Nous allons choisir un point de référence où f ( x ) ∈ L et considérer l'univers des points de vue de x et f ( x ) . Il s'avère que chaque «voisinage» d'un point correspond à un langage récursif. Donc L est un voisinage autour de f ( x ) , et il y aura un voisinage autour de x qui lui correspond; ce quartier est un langage récursif.x f(x)∈L x f(x) L f(x) x
Lemme. Dans cet espace, un langage est récursif si et seulement s'il est voisin de chacune de ses chaînes.
Preuve . Tout d' abord, fixer un langage récursif et laisser x ∈ L . Laissez K soit l'indice minimal d'un decider pour L . Ensuite , nous avons que si y ∉ L , s ( x , y ) ≤ K , donc d ( x , y ) ≥ une / deux K . Ainsi , d ( x , y ) < une / deux K implique que y ∈L x∈L K L y∉L s(x,y)≤K d(x,y)≥1/2K d(x,y)<1/2K .y∈L
Deuxièmement, soit une chaîne arbitraire et fixons ε > 0 ; soit K = ⌊ log ( 1 / ε ) ⌋ . Soit L K = { y : d ( x , y ) < ε } ; alors L K =x ε>0 K=⌊log(1/ε)⌋ LK={y:d(x,y)<ε} . Ensuite, nous pouvons écrireLK={y:s(x,y)>K}
Mais est décidable: sur l'entrée y , on peut simuler le premierLK y décideurs sur x et y et accepter si et seulement si chacun a accepté les deux ou rejeté les deux. ◻K x y □
Maintenant, nous avons presque terminé:
Prop. Soitf continu. Si est récursif, alors f - 1 ( L ) est récursif.L f−1(L)
Preuve. Sous une fonction continue, la pré-image d'un quartier est un quartier.
Fait intéressant, je pense que dans cet espace une fonction continue est uniformément continue: Soit continue, donc pour chaque point x , pour chaque ε il existe un δ correspondant . Fixer un ε et laisser K = ⌊ log ( 1 / ε ) ⌋ . Il y a un nombre fini de boules de taille ε : il y a L ( T 1 ) ∪ L ( Tf x ε δ ε K=⌊log(1/ε)⌋ ε ; ensuite il y aL(T1)∪L(T2)⋯∪L(TK) ; alorsL(T1)∪ ¯ L ( T 2 ) ⋯∪L(TK), et ainsi de suite. fassocie à chacune de ces languesLiune langue de pré-imageL ' i de diamètre associéδi. Pour chaquexL(T1)¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯∪L(T2)⋯∪L(TK) L(T1)∪L(T2)¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯⋯∪L(TK) f Li L′i δi , d ( x , y ) ≤ δ ix∈L′i . Nous pouvons donc prendre le minimum sur ces nombre fini de δ s pour obtenir la constante de continuité uniforme δ associée à ce ε .d(x,y)≤δi⟹d(f(x),f(y))≤ε δ δ ε
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