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
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 |
(в |
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