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关于循环算术的逻辑复杂性。 (英语) Zbl 1528.03240号

摘要:我们研究了循环算术((mathsf{CA})中证明的逻辑复杂性,如A.辛普森【Lect.Notes Compute.Sci.10203,283–300(2017;Zbl 1486.03095号)]对于只包含(Sigma_n)公式的循环证明的逻辑结果,我们的主要结果是,(I\Sigma_{n+1})和(C\Sigma _n)证明了相同的(Pi_{n+1})定理。此外,由于我们方法的“一致性”,我们还证明了相同定理的(mathsf{CA})和Peano Arithmetic((mathsf{PA})证明仅在大小上存在指数差异。
包含(I\Sigma{n+1}substeq C\Sigma _n)是借助于(mathsf{PA})证明的正规形式和结构操作,通过证明理论技术获得的。它改进了包含在(C\Sigma_n)中的自然结果。逆包含,(C\Sigma_n\substeqI\Sigma{n+1}),是通过使用最近关于Büchi定理的反数学结果对[Simpson,loc.cit.]的方法进行校准而获得的[L.Kołodziejczyk等人,日志。方法计算。科学。15,第2号,第16号论文,第31页(2019年;Zbl 1509.03120号)],并专门用于循环证明的情况。这些结果改进了[Simpson,loc.cit.]中隐含的证明复杂性和逻辑复杂性的界限,并且由于S.Berardi公司M.Tatsuta先生[发表于:2017年第32届ACM/IEEE计算机科学逻辑研讨会论文集,2017年6月20日至23日,冰岛雷克雅未克雷克雅维克大学,LICS 2017。新泽西州皮斯卡塔韦:IEEE出版社。第54条,第12页(2017年;Zbl 1452.03129号)].
我们方法的一致性还允许我们恢复\(\mathsf{CA}\)片段的元数学描述;特别地,我们证明了,对于(n\geq0),(C\Sigma_n)的一致性在(I\Sigma{n+2})中是可证明的,但在(I\ Sigma{n+1})里是不可证明的。因此,我们证明了麦克诺顿定理的某些版本(ω-字自动机的确定)在(mathsf)中是不可证明的{RCA}_0\),部分解决了[Kołodziejczyk等人,loc.cit.]中的一个公开问题。

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03英尺30英寸 一阶算法和片段
20层03 证明的复杂性
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