Файл: Кушнер, Б. А. Лекции по конструктивному математическому анализу.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 15.10.2024

Просмотров: 128

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

30

ВВЕДЕНИЕ

вида

р 1)

р2

)

 

(5)

(р,р.3>

Рбр*

где Pi

( 1 < л ' 4 ^ 6 ) — с л о в а

в

некотором алфавите А,

может быть закодирована следующим образом. Выбе­

рем две различные буквы, отличные от всех букв

алфа­

вита А, и рассмотрим слово вида

 

(6)

Р{ аЯ2 арРзаР4 сфР5 аР6 сф,

 

где через

а и р обозначены выбранные нами

буквы.

Ясно, что

по слову (6) однозначно восстанавливается

матрица

(5).

 

Употребление разделительных букв позволяет также рассматривать системы слов в данном алфавите, что является необходимым при реализации алгорифмов, использующих несколько исходных данных. Пусть А — некоторый алфавит и через а обозначена какая-то не входящая в него буква. Произвольное слово вида

Р,аР 2 а

. . . аР,п

(при п— 1 а отсутствует),

где Р* ( 1 < л ^ / г ) — слова

в А, называется а-системой (а-кортежем, а-вектором)

порядка п в алфавите

А.

 

 

 

 

 

В терминах

слов

легко

вводятся

первоначальные

понятия

анализа.

Например,

натуральные

числа мож­

но

трактовать

(что мы и

будем делать

в

дальнейшем)

как

слова

вида

0,

0|,

0| |,

. . . в двухбуквенном алфавите

{0|}; дополнение этого алфавита буквами «—» и «/» по­

зволяет аналогично определить рациональные

числа.

5. Одно из центральных мест в математике

занимают

алгорифмы. Под «алгорифмом» принято понимать «точ­ ное предписание, определяющее вычислительный про­ цесс, ведущий от варьируемых исходных данных к ис­

комому

результату» ( М а р к о в

[2;

стр. 3]).

Это

интуи­

тивное

понятие

можно охарактеризовать

следующими

тремя чертами ( М а р к о в [2; стр. 3]):

 

 

«а)

точность

предписания,

не

оставляющая

место

произволу и его

общепонятность — определенность ал­

горифма;

 

 

 

 

 


ВВЕДЕНИЕ

31

б) возможность исходить из варьируемых в извест­

ных пределах исходных данных — массовость

алго­

рифма;

 

в) направленность алгорифма на получение некото­ рого искомого результата, в конце концов и получаемого при надлежащих исходных данных, — результативность алгорифма».

Интуитивная концепция алгорифма, вполне доста­ точная для опознания в качестве алгорифмов тех или иных конкретных предписаний, однако, слишком рас­ плывчата, чтобы строго доказывать теоремы, характери­ зующие класс алгорифмов в целом. Руководствуясь ин­ туицией, нельзя, например, доказать невозможность алгорифма, вычисляющего ту или иную арифметическую функцию, хотя в ряде случаев такая невозможность ощущается совершенно ясно.

Стремление сделать понятие алгорифма достаточно отчетливым и доступным изучению математическими средствами привело к разработке точных концепций алгорифма. В настоящее время известен ряд таких концепций (рекурсивные функции, машины Тьюринга,

нормальные алгорифмы Маркова и т. д.),

причем все

эти концепции равнообъемны. Алгорифмы

в смысле

того или иного точного определения являются и алго­

рифмами в

интуитивном смысле.

С другой стороны,

выявленная

большим

числом исследований

чрезвычай­

ная общность и плодотворность

точных

определений

алгорифма

сделали

практически

общепринятой точку

зрения, согласно которой эти определения исчерпываю­ щим образом отражают интуитивные представления, связанные с алгорифмами. (Выражением этой точки зрения соответственно для рекурсивных функций, ма­ шин Тьюринга и нормальных алгорифмов являются те­

зис Чёрча, тезис Тьюринга

(см. К л и н

и [4])

и

принцип

нормализации

( М а р к о в [2], см. также

§ 1 гл.

1).)

Мы будем

использовать

в качестве

точного

понятия

алгорифма понятие нормального алгорифма, предло­

женное А. А. М а р к о в ы м [1]—[2] и специально при­ способленное для оперирования со словами. Следует отметить, что получаемые результаты, по существу, не зависят от принятия или непринятия принципа норма­ лизации. Все построения в конечном счете могут быть



32

ВВЕДЕНИЕ

выполнены в рамках теории нормальных алгорифмов, и от позиции в отношении указанного принципа зависит лишь признание большей или меньшей общности изла­ гаемых теорий (трактуют ли эти теории о свойствах «эффективного» вообще или относятся лишь к частным, хотя и, очевидно, обширным случаям). Ниже, если из контекста не следует противное, термин «алгорифм» используется как синоним термина «нормальный алго­ рифм».

6. Конструктивная

логика

формируется

на основе

предпосылок I — I I (п.

3) и

учитывает как

специфику

конструктивных объектов, так и принципиальные воз­ можности алгорифмов*). Основные различия с тради­ ционной логикой возникают здесь в связи с трактовкой экзистенциальных предложений и дизъюнкции. Пред­ ставление о конструктивных объектах как результатах некоторых конструктивных процессов приводит к точке зрения на утверждения существования, согласно кото­ рой существование конструктивного объекта с данным

свойством может

считаться установленным только в

том случае, когда

указан способ потенциально осуще­

ствимого построения объекта с требуемым свойством. Традиционная логика разрешает в таких случаях дока­ зывать существование искомого объекта косвенными средствами, например, приведением к противоречию до­ пущения о его несуществовании. Таким образом, тра­ диционная логика пренебрегает различиями суждений вида Эх$(х) и ~~| ~\3х38(х), тогда как конструктивная логика считает эти различия существенными; второе суждение с конструктивной точки зрения, вообще го­ воря, слабее первого. (Мы используем обычные обо­ значения логических связок и кванторов: V дизъюнк­

ция, & — конъюнкция, =э — импликация, == — эквива­ лентность, ~! — отрицание, V — квантор общности, 3 — квантор существования.) Чтобы подчеркнуть эту новую трактовку существования, мы часто будем употреблять при формулировании экзистенциальных предположений

*) Мнение, что изучение различных объектов может требовать различных логик, высказывалось математиками, придерживающи­

мися

самых разных ориентации в

философии математики (см.

Г е й т и н г [3], где

приводится точка

зрения Брауэра, Колмого ­

р о в

[2], М а р к о в

[9]).

 


 

ВВЕДЕНИЕ

33

словосочетания типа

«осуществим», «можно

построить»

и т. п.

 

 

Из намеченной только что трактовки существования

естественным образом

вытекает и следующее

понимание

дизъюнкции. Дизъюнкция s£V$ считается доказанной, если мы в состоянии указать ее верный член. Отметим,

что с

традиционной точки

зрения для доказательства

дизъюнкции достаточно

лишь опровергнуть утвержде­

ние о

неверности обоих

ее

членов, т. е. установить, что

 

& ~\&) . Насколько

последнее суждение может

быть слабее исходной (конструктивно понимаемой) дизъюнкции, показывает рассмотренное в п. 1 действи­ тельное число а, для которого указание верного члена дизъюнкции

а = 0 у а ф О

равносильно решению проблемы Ферма. Ясно, что при конструктивной интерпретации дизъюнкции закон ис­ ключенного третьего не может быть принят.

Специфическим является также и толкование пара­ метрических утверждений существования. Суждение вида

(7)

УхЗу@(х,

у)

 

 

(«для любого х

существует

(можно

построить!)

у та­

кой, что 3J(x,y)»),

где переменные х

и у могут

пробе­

гать некоторый первоначальный класс конструктивных

объектов

(скажем, слова

в

фиксированном

алфавите),

считается

доказанным лишь

в том случае, когда

указа­

но построение алгорифма

точном

смысле

слова) 91,

применимого к любому х и

такого,

что всегда

выпол­

няется

Я(х,

 

ВД).

 

 

 

 

 

 

 

 

Утверждение о возможности построения этого алго­ рифма можно считать «расшифровкой» суждения (7).

Рассмотренная трактовка суждений вида (7) ставит вопрос о средствах, при помощи которых можно убеж­ даться в том, что данный алгорифм применим к не­ которому слову. Мы будем придерживаться здесь прин­ ципа, выдвинутого М а р к о в ы м [4], [6], позволяющего использовать в таких ситуациях доказательства «от

2 Б. А. Кушнер