
- •Теория алгоритмов
- •Содержание
- •Приложение…………………………………..……………………………..…107 Предисловие
- •§1. Понятие алгоритма. Примеры. Способы задания. Общие свойства. Необходимость математического уточнения понятия алгоритма
- •1.1.Понятие алгоритма
- •Примеры нечисловых алгоритмов
- •1.2. Общие свойства алгоритмов
- •1.3. Способы задания алгоритмов
- •Графическое представление алгоритмов
- •1.4. Необходимость уточнения понятия «алгоритм»
- •Образец решения задачи.
- •Контрольная работа №1
- •§2 Нормальный алгоритм Маркова
- •2.1.Понятие ассоциативного исчисления
- •Нетрудно понять, что
- •2.2. Нормальные алгоритмы Маркова
- •2.3. Вычисление арифметических функций с помощью нормальных алгоритмов
- •Образец решения задачи.
- •Контрольная работа №2
- •13. Задайте нормальный алгоритм Маркова для вычисления функции
- •§3. Машины Тьюринга
- •3.1. Описание машины Тьюринга
- •3.2. Вычисление числовых функций на машинах Тьюринга
- •3.3. Композиция машин Тьюринга
- •Вопросы для самоконтроля.
- •§4. Сведение любого алгоритма к вычислению числовой функции. Геделевская нумерация объектов
- •4.1. Перевод из одного алфавита в другой (кодирование)
- •Отделяя разные буквы пустым сигналом (т. Е. Пустым промежутком), получаем возможность перевода слов с русского алфавита на язык радиосигналов.
- •Возможны и переводы слов вначале на язык цифр, а далее - цифры на язык радиосигналов.
- •4.2. Нумерация пар и n-ок натуральных чисел
- •4.3. Сведение любого алгоритма к числовой функции. Метод Гёделя
- •Вопросы для самоконтроля
- •§5. Примитивно рекурсивные функции
- •Вопросы для самоконтроля
- •§6. Универсальная функция для . Существование вычислимых, но не примитивно рекурсивных функций
- •Вопросы для самоконтроля
- •§7. Частично рекурсивные функции. Тезис Чёрча
- •Вопросы для самоконтроля
- •Образцы решения задач.
- •Контрольная работа №3
- •§8 Рекурсивные и рекурсивно перечислимые множества
- •8.1. Рекурсивные множества
- •8.2. Рекурсивно перечислимые множества
- •§9. Примеры неразрешимых и нерешенных проблем
- •9.1. Неразрешимые проблемы
- •9.2. Нерешенные проблемы
- •Литература.
- •Приложение Формирование понятия «обратная функция» у студентов
- •Литература
Контрольная работа №3
Примените операцию итерации к функции h(x)=2x+sg(x) в точке 1. Задайте в явном виде полученную при этом функцию.
Примените операцию итерации к функции h(x)=x+1+2[ ] в точке 0. Задайте в явном виде полученную функцию.
Примените операцию итерации к функции h(x)=3x в точке 2. Задайте в явном виде полученную функцию.
Примените операцию итерации к функции (1+[
]) в точке 1. Задайте в явном виде полученную функцию.
Докажите примитивную рекурсивность:
f(x)=x! (используя g(x,y)=xy)
d(x,y)=x
Примените операцию итерации к функции y=2x+1 в точке 0. Задайте в явном виде полученную функцию.
Примените операцию итерации к функции h(x)= (x)+2x в точке 0. Задайте в явном виде полученную функцию.
Докажите примитивную рекурсивность:
max(x,y)=
min(x,y)=
Докажите примитивную рекурсивность следующих предикатов:
R(x,y)=
B(x,y)=
M(x,y)=
N(x,y)=
Функция F(x) задана по следующей схеме:
Выяснить к каким функциям применена операция итерации при получении F(x). Вычислить значения F(x) для x=1,2,3,4… и выразить F(x) в явном виде.
Функция F(x) задана по следующей схеме:
Выяснить к каким функциям применена операция итерации при получении F(x). Вычислить значения F(x) для x=1,2,3,4… и выразить F(x) в явном виде.
Доказать примитивную рекурсивность:
f(x)=x+n, n N.
g(x,y)=
=
sg(x), (x).
Функция F(x) задана по следующей схеме:
Доказать примитивную рекурсивность F(x) (т.е. выразить через известные п.р.ф.).
Какие функции заданы, если:
,
Даны арифметические функции
- целая часть от деления x на y;
Выяснить, что определяет для натурального x функция
?
Функция F(x) порождена из h(x) с помощью операции итерации в точке а по схеме:
Вычисляя значения F(0),F(1),F(2).., выяснить характер функции F(x) и попытаться выразить ее аналитически.
а=2, h(x)=x2;
a=1, h(x)=
;
a=2, h(x)=2x
.
Опишите характер функции, полученной с помощью оператора: F(x)= t{|2x-3t|=0}. Является ли F(x) – примитивно-рекурсивной?
К функции xy применен оператор по переменной x: K(x,y)= t{ty=x}. Опишите в явном виде полученную при этом функцию K(x,y). Является ли K(x,y) – примитивно-рекурсивной?
К функции x+y применен оператор по переменной y: R(x,y)=t{x+t=y}. Опишите в явном виде полученную при этом функцию R(x,y). Является ли R(x,y) – примитивно-рекурсивной?
Опишите характер функции, полученной с помощью оператора:
(x,y)= t{|2x t2|=y}. Является ли (x,y) – примитивно-рекурсивной?
К функции применен оператор по переменной x: F(x)= t{|x
|=0}. Опишите в явном виде полученную при этом функцию F(x). Является ли F(x) – примитивно-рекурсивной?
Опишите характер функции, полученной с помощью оператора: F(x)= t{|2x
|=0}. Является ли F(x) – примитивно-рекурсивной?
К функции y=
, где k>1, применен оператор F(x)= t{|x-
|=0}. Опишите в явном виде полученную при этом функцию F(x). Является ли F(x) – примитивно-рекурсивной? k=5.
Опишите характер функции, полученной с помощью оператора:
(x,y)= t{x2+2t=y
}. Является ли (x,y) – примитивно-рекурсивной?
Опишите в явном виде функцию, полученной с помощью оператора: (x,y)= t{
}. Является ли (x,y) – примитивно-рекурсивной?
Пусть (x,y) задана следующим образом: (x,y)= t{x (x,y)= ty=0} . Выясните к какой функции применен оператор. Выразите в явном виде полученную при этом функцию (x,y).
Задайте таблично для x=0,1,2…20 функцию, обратную для q(x)=x
2. Выясните характер зависимости значения функции q-1(x) аргумента x и задайте эту зависимость в аналитической форме.
Получите с помощью операций подстановки и примитивной рекурсии из начальных функций 0, s(x)=x+1? I
(x1,…,xn)=xm следующих арифметических функций:
f(x)=
;
= ;
=|x-y|.
алг1. R(x,y)=
алг2. B(x,y)=
алг3. U(x,y)=xy;
алг4. S(x,y)=x+y; алг5. V(x,y)= .
Выясните: какие функции заданы следующими композициями:
S(S(U(x,B(x,y)),U(y,B(y,x))),U(x,R(x,y)));
V(S(x,(1-B(x,y)),U(y,(1-B(y,x)),U(x,R(x,y))).
алг1. R(x,y)= алг2. B(x,y)= алг3. U(x,y)=xy;
алг4. S(x,y)=x+y.
Выясните: какая функция задана следующими композициями:
S(U(x,U((1-B(x,y)),R(x,y))),U(y,U((1-B(y,x)),R(x,y)))).
Получите с помощью подстановки и примитивной рекурсии из начальных функций 0; S(x)=x+1; I (x1,…,xn)=xm следующих арифметических функций:
а) f(x,y)=x+y; b) g(x,y)=xy; c) u(x)=x!
алг1. R(x,y)= алг2. B(x,y)=
алг3. U(x,y)=xy;
алг4. S(x,y)=x+y.
Выясните: какая функция задана следующими композициями:
F(x,y)=S(S(U(x,(1-B(x,y))),U(y,(1-B(y,x)))),U(x,R(x,y))).
Докажите равенство: q-1(2x)=x2+2x, где q(x)=
.
Докажите равенство: q-1(2x+1)=x2+4x+2, где q(x)= .