diff --git a/Berechenbarkeits-KomplexTh/Berechenbarkeits-KomplexTh.tex b/Berechenbarkeits-KomplexTh/Berechenbarkeits-KomplexTh.tex index 38ee231..7cc7780 100644 --- a/Berechenbarkeits-KomplexTh/Berechenbarkeits-KomplexTh.tex +++ b/Berechenbarkeits-KomplexTh/Berechenbarkeits-KomplexTh.tex @@ -3,8 +3,9 @@ \usepackage[ngerman]{babel} \usepackage{amsmath} \usepackage{amssymb} -%usepackage{multicol} -%usepackage{booktabs} +\usepackage{multicol} +\usepackage{framed} +%\usepackage{booktabs} %\usepackage{pstricks} %\usepackage{pst-node} \usepackage[paper=a4paper,left=30mm,right=20mm,top=20mm,bottom =25mm]{geometry} @@ -26,6 +27,14 @@ \setcounter{tocdepth}{4} \definecolor{darkgreen}{rgb}{0,0.5,0} \definecolor{darkblue}{rgb}{0,0,0.5} +\definecolor{greenblue}{rgb}{0,0.25,0.5} + +\renewenvironment{leftbar}[1]{% + \def\FrameCommand{{{\vrule width #1\relax\hspace {8pt}}}}% + \MakeFramed {\advance \hsize -\width \FrameRestore }% +}{% + \endMakeFramed% +} \pagestyle{fancy} %eigener Seitenstil \fancyhf{} %alle Kopf- und Fußzeilenfelder bereinigen @@ -39,6 +48,7 @@ \newcommand{\spa}{\hspace*{4mm}} \newcommand{\defin}{\textcolor{darkgreen}{\textbf{Def.: }}} \newcommand{\satz}{\textcolor{darkblue}{\textbf{Satz: }}} +\newcommand{\bew}{\textcolor{greenblue}{\textbf{Beweis: }}} \newcommand{\rrfloor}{\right\rfloor} \newcommand{\llfloor}{\left\lfloor} @@ -404,7 +414,7 @@ \subitem rekursiv \end{itemize} - Wir Konstruieren eine Sprache D, die nicht \underline{nicht} akzeptierbar ist.\\ + Wir Konstruieren eine Sprache $D$, die nicht \underline{nicht} akzeptierbar ist.\\ D.\,h. \( D \not= L(M) \) für alle Turingmaschinen M. \begin{tabular}{c|ccccc} @@ -433,6 +443,91 @@ Es gilt aber \( x\in D \leftrightarrow x \not\in L(M_x) \)\\ Widerspruch! + \underline{Diagonalsprache} \( D = \{ x \mid x \not\in L(M_X) \} \) ist nicht \underline{akzeptierbar}. + + %%TODO: Grafik + + \( U = \{ (x,y) \mid i\underbrace{M_y \text{ akzeptiert } x}_{x \in L(M_y)} \} \) + + \satz $H$ und $U$ sind nicht entscheidbar. + + Beweis zu $U$: Angenommen $U$ wäre entscheidbar. D.\,h. es gibt eine Turingmaschine $M$, die $U$ akzeptiert die auf alle Eingaben hält.\\ + Dann entscheidet folgende Turingmaschine $M'$ die Sprache $D$: + + \( D = \{ x \mid (x,x) \not\in U \} \)\\ + \( H = \{ (x,y) \mid M_y \text{ auf } x \text{ hält } \} \) + + $M'$: + \begin{leftbar}{1mm} + Eingabe $x$.\\ + Starte $M$ auf Eingabe $(x,x)$\\ + Falls $M$ akzeptiert, dann verwerfe, sonst akzeptiere. + \end{leftbar} + + Da $M$ immer hält, hält auch $M'$ auf alle Eingaben und $L( M') = D$.\\ + Widerspruch, da $D$ nicht entscheidbar. $\Box$ + + \underline{Zu $H$:} Angenommen $H$ ist entscheidbar, $H=L(M)$.\\ + Konstruiere $M'$ für $D$:\\ + $M'$: + \begin{leftbar}{1mm} + Eingabe $x$\\ + Starte $M$ auf Eingabe $(x,x)$.\\ + Falls $M$ akzeptiert\\ + \begin{leftbar}{1mm} + dann starte $M_x$ auf $x$\\ + falls $M_x$ akzeptiert, dann verwerfe\\ + sonst akzeptiere\\ + \end{leftbar} + sonst akzeptiere + \end{leftbar} + + \begin{enumerate} + \item \( (x,x) \in H \to M_x(x) \) hält\\ + und \( x \in D \leftrightarrow M_x \) verwirft + \item \( (x,x) \not\in H \Rightarrow M_x(x)\) hält nicht\\ + \( \Rightarrow M_x \) verwirft $x$\\ + \( \Rightarrow x \in D \)\\ + Es gilt.: $M'$ hält auf alle Eingaben und \( L(M') = D \). Widerspruch \( \Box\) + \end{enumerate} + + Das \underline{spezielle Halteproblem}\\ + \spa \( H_0 = \{ x \mid M_x(x) \text{ hält } \} \)\\ + $H_0$ ist akzeptierbar und entscheidbar. + + \underline{Zu $H_0$}: Angenommen $H_0$ ist entscheidbar, \( H_0 = L(M)\). + + \( T = \{ x \mid M_x \text{ hält auf alle Eingabe }\} \) + + Turingmaschine $M$ heißt \underline{total}, falls $M$ auf alle Eingaben hält. + + \( L_E = \{ x \mid M_x \text{ hat Eigenschaft } E \} \) + + \satz $T$ ist nicht entscheidbar. + \bew Sonst wäre $H$ entscheidbar.\\ + Sei $M_T$ Turingmaschine für $T$ (die immer hält)\\ + Turingmaschine $M$ für $H$: Eingabe $(x,y)$.\\ + Betrachte folgende Turingmaschine $M_0$: + \begin{leftbar}{1mm} + $M_0$ auf Eingabe $w \in \Sigma^*$:\\ + \spa Simuliere $M_y(x)$\\ + \spa Falls $M_y(x)$ hält, dann akzeptiere + \end{leftbar} + + \begin{itemize} + \item[1. Fall:] + \( (x,y) \in H \Rightarrow M_y(x) \) hält.\\ + \( \Rightarrow M_0 \) akzeptiert\\ + \( L(M_0) = \Sigma^* \) + \item[2. Fall:] + \( (x,y) \not\in H \Rightarrow M_0\) hält nicht\\ + \( \Rightarrow M_0 \) verwirft\\ + \( \Rightarrow L(M_0) = \emptyset \) + \end{itemize} + + Sei $y_0$ Kodierung von $M_0$.\\ + Dann gilt:\\ + \spa \( (x,y) \in H \Leftrightarrow y_0 \in T \) \end{document}