อ่าน 4 นาที
ลำดับที่คำนวณได้
ในทางคณิตศาสตร์โดยเฉพาะอย่างยิ่งใน ทฤษฎี ความสามารถในการคำนวณและทฤษฎีเซตจำนวน เชิงลำดับ ที่คำนวณได้ (หรือแบบเวียนเกิด )...
ลำดับที่คำนวณได้
ในทางคณิตศาสตร์โดยเฉพาะอย่างยิ่งใน ทฤษฎี ความสามารถในการคำนวณและทฤษฎีเซตจำนวน เชิงลำดับ ที่คำนวณได้ (หรือแบบเวียนเกิด ) คือจำนวนเชิงลำดับที่สามารถแสดงได้ในรูปของการเรียงลำดับที่ดีที่คำนวณได้ ของจำนวนธรรมชาติ
คำนิยาม
ลำดับที่ สามารถคำนวณได้หากมีลำดับที่ดีที่คำนวณได้ ของเซตย่อย ที่คำนวณได้ ของจำนวนธรรมชาติที่มีประเภทลำดับ ซึ่งหมายความว่าเมื่อกำหนด ใดๆ จะสามารถตัดสินได้ ว่า หรือ ไม่ และเมื่อกำหนด ใดๆ จะสามารถตัดสิน ได้ว่า หรือ ไม่หรืออีกทางหนึ่ง เงื่อนไขนี้สามารถกำหนดลักษณะได้ด้วยเครื่องจักรทัวริงเครื่อง เดียว ที่ตัดสินว่า หรือไม่ สำหรับ ใด ๆ[ 1 ]
นิยามที่เทียบเท่ากันอีกประการหนึ่งระบุว่า สามารถคำนวณได้ก็ต่อเมื่อเป็นจำนวนจำกัดหรือเป็นประเภทลำดับของการเรียงลำดับที่ดีที่คำนวณได้ของจำนวนธรรมชาติทั้งหมด[ 2 ]ความเทียบเท่านี้เป็นจริงเพราะถ้า เป็นอนันต์และคำนวณได้ เราสามารถคำนวณการจับคู่แบบ หนึ่งต่อหนึ่ง ได้ โดยให้ เป็น องค์ประกอบที่ ของ ในการเรียงลำดับปกติของจำนวนธรรมชาติ การค้นหาจะหยุดลงเสมอเพราะ เป็นอนันต์ ถ้า เป็นการเรียงลำดับที่ดีที่คำนวณได้ที่มีประเภทลำดับ แล้วการกำหนด ก็ต่อ เมื่อ ให้การเรียงลำดับที่ดีที่คำนวณได้ ที่มีประเภทลำดับเดียวกัน
ตัวอย่าง
โดยนิยามแล้ว จำนวนเชิงอันดับคำนวณได้ทั้งหมดสามารถนับได้ในทางกลับกัน สำหรับจำนวนเชิงอันดับนับได้จำนวนมาก พยาน "ตามธรรมชาติ" สำหรับความสามารถในการนับได้ก็เป็นพยานสำหรับความสามารถในการคำนวณได้เช่นกัน ตัวอย่างเช่น ลำดับตามธรรมชาติของจำนวนธรรมชาติทั้งหมดมีประเภทลำดับเนื่องจากมีเครื่องจักรทัวริงที่ตัดสินว่าเป็นจริงนั่นหมายความว่า เป็น จำนวนเชิงอันดับคำนวณ ได้
ตัวอย่างเพิ่มเติมคือ โครงสร้าง "มาตรฐาน" ของการเรียงลำดับที่ดีของจำนวนธรรมชาติทั้งหมดที่มีประเภทลำดับ มีดังนี้: อัลกอริทึมที่ ตัดสิน อาจเป็นดังนี้: ส่งคืนค่าจริงถ้า เป็นจำนวนคู่และ เป็นจำนวน คี่ ส่งคืนค่าเท็จถ้า เป็นจำนวนคี่และ เป็นจำนวนคู่ และส่งคืนค่า ในกรณีอื่น ๆดังนั้น จึงสามารถคำนวณได้เช่นกัน อันที่จริง ด้วยโครงสร้างที่คล้ายกันนี้ สามารถแสดงได้ว่าตัวสืบทอดของลำดับที่คำนวณได้ และผลรวม ผลคูณ และกำลังของลำดับที่คำนวณได้สองลำดับ ล้วนสามารถคำนวณได้
เซตของลำดับที่คำนวณได้ทั้งหมดปิดลงด้านล่าง กล่าวคือ ถ้า คำนวณได้และ แล้ว ก็คำนวณได้เช่นกัน[ 2 ]นี่เป็นเพราะการเรียงลำดับที่ดี ใดๆ ที่มีประเภทลำดับ จะมีเซกเมนต์เริ่มต้น ที่มีประเภทลำดับ โดยที่ (สำหรับ ที่กำหนดไว้บางค่า ) เป็นเซตย่อยที่คำนวณได้ของ ถ้า คำนวณได้
ลำดับชั้นของ Church–Kleene
ค่าสูงสุดของลำดับที่คำนวณได้ทั้งหมดเรียกว่าลำดับ Church–Kleeneซึ่งเป็นลำดับที่ไม่เวียนเกิดตัวแรก และใช้สัญลักษณ์[ 3 ] ลำดับ Church–Kleene เป็นลำดับลิมิตลำดับจะคำนวณได้ก็ต่อเมื่อมันเล็กกว่า[ 4 ] เนื่องจากมีความสัมพันธ์ทวิภาคที่คำนวณได้เพียงจำนวนนับได้ ดังนั้นจึงมีลำดับที่คำนวณได้เพียงจำนวนนับได้เช่นกัน ดังนั้น จึง นับได้
ลำดับที่คำนวณได้คือลำดับที่มีสัญกรณ์ลำดับในKleeneอย่าง แท้จริง [ 5 ]
ดูเพิ่มเติม
หมายเหตุ
- ^ ส เปคเตอร์ 1955
- ^ a b Sacks (1990) , หน้า 9.
- ^แซ็กส์ (1990)หน้า 10
- ^สิ่งนี้เป็นผลสืบเนื่องโดยตรงจากการปิดลงด้านล่างและคำจำกัดความของ.
- ^แซ็กส์ (1990)ทฤษฎีบท 4.4
สรุปเนื้อหา
ข้อมูลสำคัญจากบทความ
ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ ลำดับที่คำนวณได้
ในทางคณิตศาสตร์โดยเฉพาะอย่างยิ่งใน ทฤษฎี ความสามารถในการคำนวณและทฤษฎีเซตจำนวน เชิงลำดับ ที่คำนวณได้ (หรือแบบเวียนเกิด )...
คำนิยาม
ลำดับที่ α {\displaystyle \alpha } สามารถคำนวณได้หากมีลำดับ ที่ดีที่ คำนวณได้ ของ เซตย่อย ที่คำนวณได้ ของจำนวนธรรมชาติที่มี ประเภทลำดับ ซึ่งหมายความว่าเมื่อกำหนด ใดๆ จะ สามารถตัดสินได้ ว่า หรือ ไม่ และเมื่อกำหนด ใดๆ จะสามารถตัดสิน...
ตัวอย่าง
โดยนิยามแล้ว จำนวนเชิงอันดับคำนวณได้ทั้งหมด สามารถนับได้ ในทางกลับกัน สำหรับจำนวนเชิงอันดับนับได้จำนวนมาก พยาน "ตามธรรมชาติ" สำหรับความสามารถในการนับได้ก็เป็นพยานสำหรับความสามารถในการคำนวณได้เช่นกัน ตัวอย่างเช่น ลำดับตามธรรมชาติ ของ จำนวนธรรมชาติ <...
ลำดับชั้นของ Church–Kleene
ค่า สูงสุด ของลำดับที่คำนวณได้ทั้งหมดเรียกว่า ลำดับ Church–Kleene ซึ่งเป็นลำดับที่ไม่เวียนเกิดตัวแรก และใช้สัญลักษณ์[ 3 ] ลำดับ Church–Kleene เป็น ลำดับลิมิต ลำดับจะคำนวณได้ก็ต่อเมื่อมันเล็กกว่า[ 4 ] เนื่องจาก มีความสัมพันธ์ทวิภาคที่คำนวณได้เพียงจำนวนนับได้...