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关于Kruskal定理的证明论研究。 (英语) 兹伯利0786.03042

逆向数学的一个思想是:为了证明定理(varphi)不能在理论Th中导出,在弱理论Tw中表明,(varphi\)暗示序数表示系统Oz的良好性,从中可以推断出Th的一致性。
在本文中,(varphi)是Kruskal定理,即有限树集在可嵌入性方面是一个良好的拟序。S.G.辛普森显示了[Arch.Math.Logik Grundlagenforsch.25,45-65(1985;Zbl 0598.03045号)]继H.Friedman之后,这个定理意味着所有小于(Gamma0)的序数系统的有序性,这是谓词分析的证明理论序数。他说,一方面,还有更大的序数,克鲁斯卡尔定理可以证明它们的有序性,但另一方面,克鲁斯卡定理可以在系统(Pi^1_2-text)中证明{TI}_0\)具有某种更大的证明理论序数。本文对克鲁斯卡尔定理的理论强度进行了精确的证明。它由所谓的Ackermann序数表示,它是用纸的符号写的(vartheta\Omega^\Omega)。这个序数在重写理论中也起着重要作用。
让\(\text{ACA}_0)是具有算术理解能力的形式系统。这是上面的薄弱理论。在审查的论文中,显示了{ACA}_0\)Kruskal定理和\(\text{WF}(\vartheta\Omega^\Omega)\)的等价性,即Ackermann序数的良好基础,是可导的。进一步证明了\(\vartheta\Omega^\Omega)是系统\(\Phi^1_2-\text{BI})_0的证明理论序数{ACA}_0+\Pi^1_2-\text{BI}),\(\Pi^2_2-\text{BI}\)是用于\(\prec\in\Pi^1_0\)和\(\varphi\in\Pi^1_2\)的方案\(\text{WF}(\prec)\Rightarrow\text{TI}(\ prec,\varphi)。这意味着在(Pi^1_2-\text{BI})_0中不可能导出(text{WF}(vartheta\Omega^\Omega))或Kruskal定理。在系统\(Pi^1_2-\text{BI})中,通过添加二阶算术公式的归纳模式,由\(Pi ^1_2-\text{BI})_0产生,\(text{WF}(\vartheta\Omega^\Omega))是可以证明的,但这个系统更强大,因为它的序号是\(\varheta\Ometa^{\varepsilon_0})。(Pi^1_2-\text{BI})_0的一致反身原理{RFN}_{\Pi_1^1}((\Pi_1_2-\text{BI})_0)具有与Kruskal定理相同的强度。这意味着\[\对于所有n(\text{优先}_{(\Pi_2^1-\text{BI})_0}(\text{gn}(\varphi(\bar n))\Longrightarrow\varphi(n)),\]其中,\(\varphi\)是一个最多有一个自由变量的\(\Pi^1_1)-公式,\(\text{优先}_{(\Pi_2^1-\text{BI})_0})是表示可证明性的\(\Sigma^0_1)可证明性谓词,它用\(\Pi^1_2-\text{BI})\0)表示,\(\barn)是与自然数\(n)相对应的形式项,\(\text{gn}(\varphi)\)是\(\varfi)的哥德尔数。
所述结果或多或少得到了详细证明。对所使用的序数的指称系统进行了全面的描述。为了确定证明论序数,应用已证明的方法将要研究的系统嵌入到具有\(\Omega\)-规则的半形式系统中,该半形式系统的序数可以通过众所周知的方法计算。此过程还允许确定\(\text的证明理论序数{ACA}_0+\Pi^1_ n-\text{BI}\)和\(n>2\)。

MSC公司:

20层03 证明的复杂性
35楼03号 二阶和高阶算术和片段
2015年1月3日 递归序数和序数符号
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全文: 内政部

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