Vorig college. IN2505-II Berekenbaarheidstheorie. Aanbevolen opgaven. Wat is oneindigheid? College 5

Vergelijkbare documenten
opgaven formele structuren tellen Opgave 1. Zij A een oneindige verzameling en B een eindige. Dat wil zeggen (zie pagina 6 van het dictaat): 2 a 2.

IN2505 II Berekenbaarheidstheorie Tentamen Maandag 2 juli 2007, uur

Tentamen in2505-ii Berekenbaarheidstheorie

Paradox van zelfreproductie. IN2505-II Berekenbaarheidstheorie. Zelfreproductie? Programma s en zelfreproductie. College 11.

Vorig college. IN2505-II Berekenbaarheidstheorie College 4. Opsommers versus herkenners (Th. 3.21) Opsommers

TU Delft. TU Delft. TU Delft. TU Delft. IN3100 Fundamentele Informatica. Practicum. Practicum: Inschrijven. Practicum: LET OP

Beslisbare talen (1) IN2505-II Berekenbaarheidstheorie. Beslisbare talen (2) Beslisbare talen (3) De talen: College 7

Vorig college. IN2505-II Berekenbaarheidstheorie. Voorbeeld NDTM. Aanbevolen opgaven. College 3

Hoofdstuk 3. Equivalentierelaties. 3.1 Modulo Rekenen

Supplement Verzamelingenleer. A.J.M. van Engelen en K. P. Hart

Wiskunde. Verzamelingen, functies en relaties. College 6. Donderdag 7 Januari

Discrete Structuren. Piter Dykstra Opleidingsinstituut Informatica en Cognitie 22 maart 2009 ONEINDIGHEID

Vorig college. IN2505-II Berekenbaarheidstheorie. Turingmachines. Turingmachine en Taal. College 2

Tentamen Grondslagen van de Wiskunde A, met uitwerkingen

IN2505 II Berekenbaarheidstheorie. IN2505-II Berekenbaarheidstheorie. Practicum: Inschrijven. Practicum

Discrete Structuren. Piter Dykstra Sietse Achterop Opleidingsinstituut Informatica en Cognitie

equivalentie-relaties

Oefenopgaven Grondslagen van de Wiskunde A

Enkele valkuilen om te vermijden

Discrete Structuren. Piter Dykstra Opleidingsinstituut Informatica en Cognitie 9 februari 2009 INLEIDING

I.3 Functies. I.3.2 Voorbeeld. De afbeeldingen f: R R, x x 2 en g: R R, x x 2 zijn dus gelijk, ook al zijn ze gegeven door verschillende formules.

Uitwerkingen Tentamen Wat is Wiskunde (WISB101) Donderdag 10 november 2016, 9:00-12:00

II.3 Equivalentierelaties en quotiënten

Examen G0U13 Bewijzen en Redeneren Bachelor of Science Fysica en Wiskunde. vrijdag 3 februari 2012, 8:30 12:30

Oefening 2.2. Welke van de volgende beweringen zijn waar?

Ter Leering ende Vermaeck

We beginnen met de eigenschappen van de gehele getallen.

Wat betekent oneindig in de Wiskunde?

opgaven formele structuren deterministische eindige automaten

College WisCKI. Albert Visser. 17 oktober, Department of Philosophy, Faculty Humanities, Utrecht University. Equivalentierelaties.

Tentamen Grondslagen van de Wiskunde A Met beknopte uitwerking

Functievergelijkingen

Topologie I - WPO. Prof. Dr. E. Colebunders

Tentamen Lineaire Algebra 1 (Wiskundigen)

Wiskundige Structuren

Topologie I - WPO Prof. Dr. E. Colebunders Dr. G. Sonck 24 september 2006

Oneindig in Wiskunde & Informatica. Lezing in de reeks Oneindig 3 oktober 2007 / Studium Generale TU Delft. Tom Verhoeff

Discrete Wiskunde 2WC15, Lente Jan Draisma

III.3 Supremum en infimum

Dossier 1 SYMBOLENTAAL

Wiskunde. Verzamelingen, functies en relaties. College 2. Donderdag 3 November

1 Rekenen in eindige precisie

Uitwerkingen Lineaire Algebra I (wiskundigen) 22 januari, 2015

Fundamenten. Lerarenprogramma Mastermath, versie 2015/12/02. Theo van den Bogaart Bas Edixhoven

V.4 Eigenschappen van continue functies

Getallen, 2e druk, extra opgaven

Oplossingen Oefeningen Bewijzen en Redeneren

Topologie. (Voorjaar 2002) (Geheel herziene versie) Dr A.J.M. van Engelen Dr K. P. Hart

Hoeveel elementen? Non impeditus ab ulla scientia. K. P. Hart. Faculteit EWI TU Delft. Leiden, 18 november 2009: 13:15 14:15

Tweede huiswerkopdracht Lineaire algebra 1 Uitwerking en opmerkingen

Elfde college complexiteit. 23 april NP-volledigheid III

Getallensystemen, verzamelingen en relaties

OVER IRRATIONALE GETALLEN EN MACHTEN VAN π

De klasse van recursief opsombare talen is gesloten onder en. Dit bewijzen we met behulp van een recursieve opsomming

Uitwerkingen van opgaven in Zebra nr 10

De vragen van vandaag. Hoeveel elementen? Hoeveel provincies? Hoeveel natuurlijke getallen? Non impeditus ab ulla scientia

Prof. dr. H.W. Broer Instituut voor Wiskunde en Informatica Faculteit der Wiskunde en Natuurwetenschappen met dank aan Jan van Maanen en Pauline Vos

Irrationaliteit en transcendentie

Automaten en Berekenbaarheid

Verzamelingen deel 3. Derde college

2. Ga voor volgende relaties na of het al dan niet functies, afbeeldingen, bijecties, injecties, surjecties zijn :

Algoritmen abstract bezien

Je hebt twee uur de tijd voor het oplossen van de vraagstukken. µkw uitwerkingen. 12 juni 2015

Bewijzen en Redeneren voor Informatici

Bespreking Examen Analyse 1 (Augustus 2007)

Inleiding Analyse 2009

EERSTE DEELTENTAMEN ANALYSE C

Talen & Automaten. Wim Hesselink Piter Dykstra Opleidingsinstituut Informatica en Cognitie 9 mei 2008

Tentamen algebra 1 Woensdag 24 juni 2015, 10:00 13:00 Snelliusgebouw B1 (extra tijd), B2, B3, 312

Tellen. K. P. Hart. Delft, Faculty EEMCS TU Delft. K. P. Hart Tellen

Module Limieten van de berekenbaarheid : antwoorden

TW2040: Complexe Functietheorie

Drie problemen voor de prijs van één

1 Verzamelingen en afbeeldingen

Examenvragen Hogere Wiskunde I

Vorig college. IN2505-II Berekenbaarheidstheorie. Intermezzo / kleine opfriscursus. Deterministische eindige automaten (DFA) College 6

Gödels theorem An Incomplete Guide to Its Use and Abuse, Hoofdstuk 3

TW2040: Complexe Functietheorie

wi4041 Functieruimten dr. K.P. Hart

Collegestof verzamelingenleer. Verzamelingenleer. Inhoud dit deel college. Verzamelingen. Universele en lege verzameling. Verzamelingen en elementen

Examen G0U13 - Bewijzen en Redeneren,

Definitie 1.1. Een groep is een verzameling G, uitgerust met een bewerking waarvoor geldt dat:

Alle opgaven tellen even zwaar, 10 punten per opgave.

Oefening 2.3. Noteer de volgende verzamelingen d.m.v. (eenvoudig) voorschrift voor de eerste helft en d.m.v. opsomming voor de tweede helft.

Tentamen Grondslagen van de Wiskunde B met uitwerkingen

Oneindig. Pieter Naaijkens Radboud Universiteit Nijmegen 7 januari 2009

Caleidoscoop: Logica

(Isomorfie en) RELATIES

Oneindige spelen. Dion Coumans. Begeleider: dr. W. Veldman

Inzien en Bewijzen. Jan van Eijck en Albert Visser. Noordwijkerhout, 4 februari Samenvatting

NATUURLIJKE, GEHELE EN RATIONALE GETALLEN

De stelling van Hahn en Mazurkiewicz

Automaten. Informatica, UvA. Yde Venema

Denkpatronen. Hoe wiskunde en logica werken. Johan van Benthem Robbert Dijkgraaf

Harm de Vries. Partitiestellingen. Bachelor Thesis, Thesis advisor: Dr. K.P. Hart. Mathematisch Instituut, Universiteit Leiden

232 NAW 5/6 nr. 3 september 2005 Te Moeilijk? Welnee! Hans Finkelnberg

UNIVERSITEIT TWENTE Faculteit Elektrotechniek, Wiskunde en Informatica

Semantiek (2IT40) Jos Baeten. HG 7.19 tel.: Hoorcollege 3 (12 april 2007)

III.2 De ordening op R en ongelijkheden

Stelling. SAT is NP-compleet.

Transcriptie:

Vorig college College 5 Algoritmiekgroep Faculteit EWI TU Delft Opsommers vs. Herkenners Church-Turing These Codering van problemen 23 april 2009 1 2 Aanbevolen opgaven Wat is oneindigheid? Sipser p. 163 e.v.: 3.15, 3.16, 3.17. Natuurlijke getallen N = 0, 1, 2,..., n,...} Hotel Hilbert Aftelbaarheid Aftelbaar oneindig (Sipser p. 176) 3 4

Functies (Def. 4.12) Gelijkmachtigheid (eindige geval) Een functie f : A B is: surjectief (onto): er bestaat voor iedere b B een a A met f(a) =b. injectief (one-to-one): als a b, dan f(a) f(b). bijectief (correspondence): f is zowel surjectief als injectief. Twee eindige verzamelingen A en B zijn gelijkmachtig (even groot, same size) als deze evenveel elementen bezitten, ofwel als er een bijectie f : A B bestaat. (Sipser, Def. 4.12) 5 6 Gelijkmachtigheid (oneindige geval) Aftelbaarheid (Def. 4.14) Voor oneindige verzamelingen kunnen we dit als volgt generaliseren: Twee oneindige verzamelingen A en B zijn gelijkmachtig (even groot) als er een bijectie f : A B bestaat. (Sipser, Def. 4.12) Een verzameling A is oneindig aftelbaar (countably infinite, at most countable) als er een bijectie bestaat tussen A en N. Een verzameling A is aftelbaar (countable) als A eindig is, of als A aftelbaar oneindig is. Alternatieve definitie: Een verzameling A is aftelbaar als A = of als er een surjectie bestaat van N naar A. Een verzameling is overaftelbaar (uncountable) als deze niet aftelbaar is. 7 8

Aftelbare verzamelingen Voorbeeld N N Aftelling: Z N N Q De verzameling programma s in taal X ++ (0, 0), (1, 0), (0, 1), (2, 0), (1, 1), (0, 2), (3, 0), (2, 1), (1, 2), (0, 3),... Definieer f : N N N: f(m, n) = (m + n)(m + n + 1) 2 + n. Bijvoorbeeld: (2, 3) 18. f is een injectie. 9 10 Opgave Alephs Bedenk een aftelling voor alle rationale getallen die groter dan of gelijk zijn aan 0, met andere woorden, bedenk een aftelling voor de verzameling: q Q q 0}. De ℵ is de eerste letter uit het Hebreeuwse alfabet. Met ℵ 0 wordt de eerste graad van oneindigheid aangeduid: het aantal natuurlijke getallen. Men kan met ℵ s rekenen (denk aan Hotel Hilbert): ℵ 0 + 1 = ℵ 0 ℵ 0 + ℵ 0 = ℵ 0 ℵ 0 ℵ 0 = ℵ 0 11 12

Slimme constructie gevraagd Diagonaal Gegeven een tabel met rijen getallen: 8 13 99 71... 101 94 99 34... 37 94 49 85... 20 54 67 12.......... Hoe construeer je op systematische wijze een rij die niet in de tabel voorkomt? Doe iets met de diagonaal, bijvoorbeeld: 8 + 1 13 99 71... 101 94 + 1 99 34... 37 94 49 + 1 85... 20 54 67 12 + 1.......... Dit geeft de rij: 9, 95, 50, 13,... Deze kan niet voorkomen in de tabel! 13 14 R is overaftelbaar! (Th. 4.17) R is overaftelbaar (2) Stel r 0,r 1,r 2,..., r m,... is een aftelling van (0, 1). Ieder element r m (0, 1) kan worden weergegeven als: Bewijs: Standaardbewijs is dat aangetoond wordt dat (0, 1) niet aftelbaar is. Als (0, 1) niet aftelbaar is, dan is R dat ook niet. Stel dat (0, 1) aftelbaar is, leidt hier dan m.b.v. diagonalisatie een tegenspraak uit af. Definieer: met r m =0.r m0 r m1 r m2... r mn... d =0.d 0 d 1 d 2... d n... d n = 8 als rnn =7, 7 anders. Dan hebben we een tegenspraak afgeleid, want 1 d (0, 1), maar 2 wegens constructie geldt d r m voor alle m =0, 1, 2,... ofwel d komt niet in de aftelling voor. 15 16

Opgave Karakteristieke functie Waarom kunnen we niet op dezelfde wijze als we de overaftelbaarheid van R hebben aangetoond, bewijzen dat Q overaftelbaar is. Immers, elementen uit Q kunnen ook in decimale representatie worden voorgesteld. Met andere woorden, wat gaat er dan fout in dat bewijs? Beschouw een deelverzameling A N. We kunnen A op tenminste twee manieren representeren: 1 als verzameling, bijvoorbeeld A = 0, 1, 4, 9, 16, 25,...} = n 2 n N}. 2 als karakteristieke functie χ A : N 0, 1}: χ A (x) = 1 als x A, 0 als x/ A. Bijvoorbeeld χ A (0) = 1, χ A (1) = 1, χ A (2) = 0,.... 17 18 Karakteristieke functie van een taal Karakteristieke reeks van een taal Ook voor een taal L Σ kunnen we een karakteristieke functie χ L : Σ 0, 1} definiëren: 1 als x L, χ L (x) = 0 als x/ L. In plaats van karatkteristieke functie gebruikt Sipser het begrip karakteristieke reeks. Hierbij wordt uitgegaan van een standaard aftelling van Σ = s 0,s 1,s 2,..., s i,...}. Nu is χ L een oneindige reeks van 0-en en 1-en: χ L = b 0 b 1 b 2... b i... waarbij: 1 als si L, b i = 0 als s i / L. (Sipser, p. 180) 19 20

Andere overaftelbare verzamelingen Diagonalisatiemethode: samenvatting De verzameling P(N) =V V N} van alle deelverzamelingen van N is overaftelbaar. De verzameling van alle functies f : N N is overaftelbaar. Als je moet bewijzen dat een verzameling V niet aftelbaar is, ga je als volgt te werk: 1 Stel dat V (of een geschikte deelverzameling W V ) wel aftelbaar is. 2 Representeer V (of W ) als een oneindige tabel. 3 Construeer uitgaande van de diagonaal van deze tabel een element s V (of s W ) dat niet in de tabel kan voorkomen, maar er wel in zou moeten voorkomen. (Diagonaalelementen + 1 werkt niet altijd!) 4 Tegenspraak, derhalve is V niet aftelbaar. 21 22 Niet-herkenbare talen (Cor. 4.18) Waarom? 1 Σ is oneindig-aftelbaar. 2 Voor een taal L over Σ geldt: L Σ. Er bestaan talen die niet Turing-herkenbaar zijn. 3 De collectie van alle talen over Σ is gelijk aan P(Σ ). 4 De verzameling P(Σ ) is overaftelbaar. 5 Er bestaan aftelbaar veel Turingmachines met Σ als invoeralfabet omdat deze gecodeerd kunnen worden als een string over een of ander alfabet. 6 Ergo! 23 24