ความสม่ำเสมอของภาษาเอกนารีที่มีความยาวรวมสองคำ สามสี่เหลี่ยม


9

ฉันคิดถึงภาษาเอก Lkที่ไหน Lk คือชุดของคำทั้งหมดที่ความยาวคือผลรวมของ kสี่เหลี่ยม อย่างเป็นทางการ:

Lk={ann=i=1kni2,niN0(1ik)}
มันง่ายที่จะแสดงให้เห็นว่า L1={an2nN0}ไม่ปกติ (เช่นกับ Pumping-Lemma)
ยิ่งไปกว่านั้นเรารู้ว่าจำนวนธรรมชาติแต่ละตัวนั้นคือผลรวมของสี่เหลี่ยมจัตุรัสสี่อันซึ่งมีความหมายว่าk4 ทุกภาษา Lk เป็นปกติตั้งแต่ Lk=L(a).

ตอนนี้ฉันสนใจในกรณี k=2 และ k=3:

L2={an12+n22n1,n2N0}, L3={an12+n22+n32n1,n2,n3N0}.

น่าเสียดายที่ฉันไม่สามารถแสดงได้ว่าภาษานี้เป็นภาษาปกติหรือไม่ (แม้จะได้รับความช่วยเหลือจากทฤษฎีบทสามสแควร์ของเลอช็องดร์หรือทฤษฎีบทของแฟร์มาต์ในจำนวนสองสแควร์ส )

ฉันค่อนข้างแน่ใจว่าอย่างน้อย L2ไม่ใช่เรื่องปกติ แต่การคิดอย่างไม่มีความสุขไม่ใช่ข้อพิสูจน์ ความช่วยเหลือใด ๆ


บางทีคำถามอ้างอิงของเรา ( ปกติ , ไม่ปกติ ) มีคำแนะนำที่มีประโยชน์
Raphael

คำตอบ:


8

เริ่มกันเลย L2. เป็นที่ทราบกันว่าความหนาแน่นสูงสุดของจำนวนเต็มซึ่งเป็นผลรวมของสองกำลังสองคือ 0 ถ้าL2เป็นปกติแล้วมันจะเป็นคาบในที่สุดและอย่างนั้นเนื่องจากความหนาแน่นส่วนบนของมันคือ 0, จำกัด แต่เรารู้ว่ามีจำนวนเต็มขนาดใหญ่โดยพลการL2, ดังนั้น L2 ไม่สามารถเป็นปกติ

เกี่ยวกับ L3พิจารณาคำพูด wk=14k7. ฉันอ้างว่าสำหรับk<, คำ wk,wมีความไม่เท่าเทียมกัน อันที่จริงwk14k8L3 ในขณะที่ w14k7L3. เกณฑ์ Myhill – Nerode นั้นแสดงให้เห็นว่าL3 ไม่สม่ำเสมอ


5

สมมติ L3เป็นปกติ ดังนั้นจึงเป็นส่วนประกอบของมันซึ่งตามทฤษฎีบทสามตารางของเลอช็องดร์คือ{an | n=4k(8l+7),k,lN}. ตามทฤษฎีบทของ Parikhสิ่งนี้จะบอกเป็นนัยว่าเซตของความยาวS={4k(8l+7) | k,lN} เป็นกึ่งเชิงเส้นคือสหภาพที่ จำกัด i=1NSi ของชุดเชิงเส้น Si={ai+rbi | rN}.

พิจารณาสององค์ประกอบ s1=4k1(8l1+7),s2=4k2(8l2+7)S กับ k1>k2และปล่อยให้ r:=k1k2. ถ้าs1,s2 มีทั้งที่เหมือนกัน Siก็เช่นกัน 2s1s2 หรือ 2s2s1 (ขึ้นอยู่กับว่า s1<s2 หรือ s1>s2) แต่

  • 2(4k1(8l1+7))(4k2(8l2+7))=4k2(8l7)ที่ไหน l=4r1(8l1+7)l2,
  • 2(4k2(8l2+7))(4k1(8l1+7))=4k2(8l74r+14)ที่ไหน l=2l24rl1.

สิ่งเหล่านี้ไม่ได้อยู่ใน Sดังนั้น s1,s2จะต้องมีสมาชิกที่แตกต่างกันของสหภาพ แต่สิ่งนี้เป็นไปไม่ได้ตั้งแต่S เป็นสหภาพที่แน่นอนและมีความแตกต่างมากมาย k.

ดังนั้น, L3 ไม่ปกติ

โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.