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

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

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 =

1

(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 г

(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

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

(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)

2(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

) -