Файл: Кушнер, Б. А. Лекции по конструктивному математическому анализу.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 15.10.2024
Просмотров: 134
Скачиваний: 0
402 |
КОНСТРУКТИВНЫЕ МЕТРИЧЕСКИЕ |
ПРОСТРАНСТВА |
[ГЛ. g |
|||
натурального |
п |
|
|
|
|
|
|
|
Р, |
п, |
Q ) ~ G ( 2 - ' t - I - p 2 |
( T ( P ) ) W(Q))), |
|
|
%2(т, |
Р, |
п, |
Q)~G(p2(4{P), |
^ ( Q ) ) - 2 - " - ' ) . |
(Напомним, что алгорифм G применим к положитель ным и только положительным КДЧ.)
Построим далее алгорифм 913 так, что для любого слова R
Р, п, p ) ~ t r ( E i 2 № > P j „ 3 , R)
(где tr — алгорифм, фигурирующий в теореме 9). Искомый алгорифм Нп строим теперь так, что
|
H n ( m , |
Р, n)~sep(P, |
|
|
б ^ з . р . п З ) , |
|
|||||||||
где |
sep |
— алгорифм, построенный по теореме 8. |
|
|
|||||||||||
|
Фиксируем |
произвольный |
алгорифмический |
опера |
|||||||||||
тор |
V |
типа |
|
М{ т* М2, |
точку X е= Мх, |
в |
которой |
опре |
|||||||
делен 4f , и натуральное |
п. |
Обозначим |
для краткости |
||||||||||||
через Т |
слово |
£ 4 ^ . X, |
п. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Пусть 5£'т и ^'/—множества |
точек Мх, |
определяемые |
|||||||||||||
условиями |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
У <= 2?'т = |
'Д1 |
(Г, У), |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
: |
Е |
|
Я |
= |
!212(Г, У). |
|
|
|
|
|
|
|
Ясно, что |
K s S ' r |
(У s |
i??) |
тогда |
и |
только |
тогда, |
|||||||
когда \XY{Y) |
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
р2 |
|
|
|
1 Р ( У ) ) < 2 - № - 1 |
|
|
|
|
|||
(соответственно р2 (Чг |
(J), |
^(У)) > 2 - " - |
1 ) . |
|
Кроме |
того, |
|||||||||
Z е |
i ^ f . Нетрудно |
также |
убедиться, что |
множества 3?'т |
|||||||||||
и 9?т согласованные, |
причем 21г и Щ—их |
|
согласующие |
||||||||||||
алгорифмы. Тогда |
по |
|
теореме 9 алгорифм Щ просле |
||||||||||||
живает множество ST. |
|
Поскольку 9?т П %'т= 0 и X е |
5 г , |
||||||||||||
для |
X, |
|
^ г , 21г, |
|
|
выполняются |
все |
условия |
се- |
парационной теоремы. Поэтому алгорифм Нп перераба
тывает |
слово Е^З, :Х, |
п в шар с центром в |
точке X, |
внутри |
которого нет |
точек множества 2?т* |
Следова- |
§ 3] ВЫБОР |
ПЕРЕЧИСЛИМОГО ПОКРЫТИЯ. НЕПРЕРЫВНОСТЬ |
4Q3 |
||||||
тельно, если |
\W(Y) |
и У е Н п |
X, п), то |
Y ф. 9'т- |
||||
Отсюда р2 (W (X), У (У)) < |
2~л-х |
< 2~п, что и требовалось. |
||||||
С л е д с т в и е |
13. |
Всякая |
конструктивная |
функция |
||||
непрерывна |
(ср. § 2 гл. 5). |
|
|
|
||||
С л е д с т в и е |
14. |
Всякий |
эффективный |
функционал |
||||
непрерывен. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Остановимся несколько подробнее на следствии 14. |
||||||||
Пусть |
W — эффективный |
функционал, т. е. алгорифми- |
||||||
ческий |
оператор |
из |
бэровского пространства в |
про |
странство натуральных |
р , |
р (() |
= |
— |
такая |
ПНЧ, |
|
чисел. |
Пусть |
р, |
|
||||
что !Ч^(EPi3) - Тогда можно указать |
такое |
натуральное |
|||||
N, что для любой ПНЧ |
2 если |
2 |
|
Pi(0 |
при |
i^N |
|
и ^(ЕРгЗ), то X F(EP,3)^1 F(EP2 3). |
Таким |
образом, |
значение всюду определенного эффективного функцио нала на данной последовательности натуральных чисел определяется некоторым конечным числом членов этой последовательности. Мы еще вернемся к этому заме чанию в следующем параграфе.
§ 3. Теорема о выборе перечислимого покрытия.
Усиленная форма теоремы непрерывности. Некоторые контрпримеры
1. Изложение этого пункта заимствовано из работы автора [10]. Доказываемая ниже теорема о выборе пе речислимого покрытия представляет собой естественное обобщение теоремы М о с к о в а к и с а [1] о представлении открытых согласованных множеств перечислимыми объ единениями шаров (см. следствие 2). Аналогичный ре зультат фактически получен также в доказательстве
основной теоремы работы Ц е й т и н а [5]. |
|
|
|
|||||
О п р е д е л е н и е |
1. Пусть Mi — КМП и 9?<=Mi. |
Ал |
||||||
горифм а будем называть эффективным |
покрытием |
мно |
||||||
жества |
9?, если он |
перерабатывает всякий |
элемент |
9? |
||||
в шар, |
содержащий |
этот элемент. |
|
|
|
|
||
О п р е д е л е н и е |
2. Будем |
говорить, |
что из эффектив |
|||||
ного |
покрытия а множества 9 |
можно |
выбрать |
перечис |
||||
лимое покрытие множества 9, если осуществимы |
|
алго |
||||||
рифмы |
у и б такие, что |
|
|
|
|
|
||
1) |
у |
перечисляет |
некоторое |
подмножество |
Ж |
множе |
||
ства |
9; |
|
|
|
|
|
|
404 |
КОНСТРУКТИВНЫЕ |
МЕТРИЧЕСКИЕ |
ПРОСТРАНСТВА |
[ГЛ. 9 |
|||||||||
2) |
б перерабатывает |
всякий |
элемент |
X |
множества 9? |
||||||||
в элемент |
Ж таким |
образом, |
что 1 е а ( 8 ( 1 ) ) |
* ) . |
|
||||||||
Следующая |
теорема |
напоминает по |
формулировке |
||||||||||
(но не по доказательству) классическую теорему |
Линде- |
||||||||||||
лёфа |
(см., например, К а м к е [1; стр. 48]). |
|
|
|
|||||||||
Т е о р е м а |
1 |
(о |
выборе |
перечислимого |
покрытия). |
||||||||
Пусть М — слабо |
полное |
КМП. |
Каково |
бы |
ни |
было сепа- |
|||||||
рабельное |
и правильное |
множество |
3? |
элементов |
М (см. |
||||||||
определения 11 и 5 § 1) |
и эффективное |
покрытие |
а этого |
||||||||||
множества, |
из |
а |
можно |
выбрать |
перечислимое |
покры |
|||||||
тие |
2'. |
|
|
|
|
|
|
3? — правильное |
|
||||
Д о к а з а т е л ь с т в о . |
Пусть |
сепара- |
бельное множество точек слабо полного КМП М и а — эффективное покрытие 3/. Обозначим через р алгорифм, перечисляющий плотное подмножество 3?. Рассмотрим
множества натуральных чисел |
ЖР> „ |
такие, |
что |
||
(1) |
ц = Ж |
р п ^ ю { 2 - п - 1 - 9 |
{ Р , |
p(i))), |
|
где |
р — метрический алгорифм |
М, i — натуральное чис |
|||
ло, |
Р — слово |
(в фиксированном нами алфавите А) и |
|||
G — алгорифм, |
применимый к положительным и только |
||||
положительным |
КДЧ (см. § 3 гл. 2). Из определения (1) |
||||
множеств ЖР,П |
усматривается, |
что |
все эти |
множества |
перечислимы. Построим алгорифм у1 так, что при любых
Р |
и п алгорифм |
у Р |
п |
является |
стройным |
алгорифмом, |
|||||
перечисляющим |
множество ЖР, П |
(ср. § 3 гл. 1). |
|
||||||||
|
Исходя из (1) и определения р, легко убедиться, что |
||||||||||
(2) |
если |
Р е ^ , |
то |
при |
всяком |
п |
!р (у1 (Р, |
п, 0)), |
|||
|
р (у1 |
(Р, « J ) ) s < ? |
и |
р (Р, |
р (у1 |
(Р, |
п, |
0))) < |
2 - " - ' . |
||
|
Пусть d и V—алгорифмы, |
введенные |
в п. 3 § 2. На |
||||||||
помним, что |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(3)слово Q непредельное тогда и только тогда, когда
при некотором п [®](Q, п) = Л ,
(4) |
F(Q)~n«([<S](Q, л) |
Л) . |
*) Условие |
существования алгорифма |
6 можно, как легко ви |
деть, заменить |
условием |
|
V* (X s <? => 1 П Э п (!у (я) & (X s а (у (я))))).
i |
3] |
ВЫБОР |
ПЕРЕЧИСЛИМОГО |
ПОКРЫТИЯ. НЕПРЕРЫВНОСТЬ |
4Q5 |
|||
|
|
Построим |
алгорифм у2 |
такой, |
что |
|
|
|
|
|
|
|
|
0)), |
если |
[Щ(Я,п)фА, |
|
у 2 |
( |
Р ' Q ' П ) ~ |
I |
Р ( Y 1 (Р, V (Q), 0)), |
если |
[Щ (Q, я) = |
Л |
|
Из |
(2) — (4) |
получаем |
|
|
|
|
(5)если Р Ё 5 И Q —предельное слово, то у2р Q есть регулярная последовательность точек М, сходя щаяся к Р;
(6) |
если |
Р е= |
и Q — непредельное |
слово, |
то |
у | Q |
|
|
есть регулярная последовательность |
точек М, схо |
|||||
|
дящаяся к |
]°>{у1{Р, V(Q), 0)). |
|
|
|
||
Пусть |
Lim — алгорифм |
слабого предельного |
пере |
||||
хода |
в пространстве М. Построим алгорифмы |
у3 |
и у4 |
||||
так, |
чтобы |
|
|
|
|
|
|
(7) |
|
У 3 ( Л Q ) ~ L i m ( E y | > Q 3 ) , |
|
|
|
||
(8) |
|
у4 |
(Р, Q) ^ |
а (у3 (Р, Q)). |
|
|
|
Пусть |
Ро, |
Р\, |
Рп — список |
слов |
(в алфавите |
А). |
Назовем |
этот |
список |
регулярным, |
если |
при любых |
i г=Г |
|
|
\G{2-l-9(Ph |
Р,)). |
|
|
(Понятие регулярного списка представляет собой есте ственное «перечислимое расширение» свойства регуляр
ности упорядоченных списков точек КМП.) |
|
|
|
|
||||||||||
Рассмотрим множество 9t (в алфавите А\) |
слов |
вида |
||||||||||||
Р, Q такое, что Р, Q GE 91 тогда и только тогда, |
когда |
|
||||||||||||
(9) |
|
|
Q — непредельное |
слово; |
|
|
|
|
|
|||||
(10) |
при |
i^V(Q) |
!у2(Р, |
Q, |
/) |
и |
слова |
у2 (^> |
Q. 0), |
|||||
|
Y2 (Р, Q, |
1), |
. •., Y 2 ( Л Q , |
V(Q)) |
образуют |
регу |
||||||||
|
лярный |
список. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Нетрудно |
убедиться, |
что |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
(11) |
если |
слово |
Р, Q |
принадлежит 91, |
то |
! Y 3 ( P , |
Q) И |
|||||||
|
Y 3 ( P , |
QJeS' . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
В |
самом |
деле, поскольку |
Q—непредельное слово, |
то |
||||||||||
2 |
|
|
f |
p(v'(P, |
п. 0)) |
П Р И |
|
K ^ ( Q ) , |
|
|||||
Y |
(Р, Q> rt) — J |
р ( Y i ( р > |
т/ ( Q ) > |
0 |
) ) |
п р и |
n |
^ |
т/ ( Q |
) - |
|