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author | David A. Madore <david+git@madore.org> | 2018-01-29 15:24:49 +0100 |
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-rw-r--r-- | controle-20180206.tex | 78 |
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diff --git a/controle-20180206.tex b/controle-20180206.tex index be3a599..bfc0fa7 100644 --- a/controle-20180206.tex +++ b/controle-20180206.tex @@ -506,13 +506,28 @@ qui, prenant en entrée un élément $x$ de $\mathbb{N}$ : imposé si $x\not\in L\cup M$). \end{itemize} -(2) Expliquer pourquoi deux langages $L,M$ disjoints sont -calculablement séparables si et seulement si il existe deux langages -$E,F$ \emph{décidables disjoints} tels que $L \subseteq E$ et $M -\subseteq F$. +\begin{corrige} +Si $E$ est décidable tel que $L \subseteq E$ et $M \subseteq +(\mathbb{N}\setminus E)$, alors un algorithme qui décide $E$ +(c'est-à-dire, quand on lui fournit l'entrée $x$, répond « vrai » si +$x\in E$, et « faux » si $x \not\in E$) répond bien aux critères +demandés. Réciproquement, donné un algorithme qui répond aux critères +demandés, si $E$ est l'ensemble des $x$ sur lesquels il répond +« vrai », alors $E$ est bien décidable (on peut toujours modifier +l'algorithme si nécessaire pour qu'il ne réponde que « vrai » ou +« faux »), et on a $L \subseteq E$ et $M \subseteq +(\mathbb{N}\setminus E)$. +\end{corrige} + +(2) Expliquer pourquoi deux langages \emph{décidables} disjoints sont +toujours calculablement séparables. -(3) Deux langages décidables disjoints peuvent-ils être calculablement -inséparables ? +\begin{corrige} +Si $L,M$ sont décidables disjoints, on peut poser $E = L$, qui est +décidable et vérifie à la fois $L \subseteq E$ (trivialement) et $M +\subseteq (\mathbb{N}\setminus E)$ (c'est une reformulation du fait +que $M$ est disjoint de $E=L$). +\end{corrige} On cherche maintenant à montrer qu'il existe deux langages $L,M$ \emph{semi-décidables} disjoints et calculablement inséparables. @@ -532,18 +547,61 @@ deux éléments distincts quelconques de $\mathbb{N}$ : si on a souhaité remplacer $\mathbb{N}$ par $\Sigma^*$, on peut prendre deux mots distincts quelconques, par exemple $a$ et $aa$.) -(4) Pourquoi $L$ et $M$ sont-ils disjoints ? +(3) Pourquoi $L$ et $M$ sont-ils disjoints ? -(5) Pourquoi $L$ et $M$ sont-ils semi-décidables ? +\begin{corrige} +Comme $L$ est l'ensemble des couples $(e,x)$ tels que $\varphi_e(x) = +1$ et $M$ l'ensemble des couples $(e,x)$ tels que $\varphi_e(x) = 2$, +aucun couple ne peut appartenir aux deux, c'est-à-dire qu'ils sont +disjoints. +\end{corrige} -(6) En calquant la démonstration du théorème de Turing sur +(4) Pourquoi $L$ et $M$ sont-ils semi-décidables ? + +\begin{corrige} +Pour semi-décider si un couple $(e,x)$ appartient à $L$, il suffit de +lancer l'exécution du programme $e$ sur l'entrée $x$ et, si elle +termine en retournant $1$, renvoyer « vrai », tandis que si elle +termine en renvoyant n'importe quelle autre valeur, faire une boucle +infinie (bien sûr, si le programme $e$ ne termine jamais sur +l'entrée $x$, on ne termine pas non plus). Ceci montre que $L$ est +semi-décidable. Le même raisonnement s'appliquer pour $M$. +\end{corrige} + +(5) En imitant la démonstration du théorème de Turing sur l'indécidabilité du problème de l'arrêt, montrer qu'il n'existe aucun algorithme qui, prenant en entrée un couple $(e,x)$, termine toujours en temps fini et répond « vrai » si $(e,x)\in L$ et « faux » si $(e,x) \in M$ (indication : si un tel algorithme existait, on pourrait s'en servir pour faire le contraire de ce qu'il prédit). -(7) Conclure. +\begin{corrige} +Montrons par l'absurde qu'il n'existe aucun algorithme $T$ comme +annoncé. Définissons un nouvel algorithme $T'$ qui, donné un +entier $e$, effectue les calculs suivants : (1º) interroger +l'algorithme $T$ (supposé exister !) en lui fournissant le couple +$(e,e)$ comme entrée, et ensuite (2º) s'il répond vrai, renvoyer la +valeur $2$, tandis que s'il répond n'importe quoi d'autre, renvoyer la +valeur $1$. L'algorithme $T'$ qui vient d'être décrit aurait un +certain numéro, disons, $p$, et la description de l'algorithme fait +qu'il termine toujours, que la valeur $\varphi_p(e)$ qu'il renvoie +vaut toujours soit $1$ soit $2$, et qu'elle vaut $2$ si $(e,e) \in L$ +(c'est-à-dire si $\varphi_e(e) = 1$) et $1$ si $(e,e) \in M$ +(c'est-à-dire si $\varphi_e(e) = 2$). En particulier, en prenant +$e=p$, on voit que $\varphi_p(p)$ doit valoir $1$ ou $2$, doit valoir +$2$ si $\varphi_p(p) = 1$ et $1$ si $\varphi_p(p) = 2$, ce qui est une +contradiction. +\end{corrige} + +(6) Conclure. + +\begin{corrige} +La question (5) montre (compte tenu de la question (1)) que $L$ et $M$ +ne sont pas calculablement séparables, i.e.., sont calculablement +inséparables, tandis que (4) et (5) montrent que $L$ et $M$ sont +disjoints et semi-décidables. On a donc bien montré l'existence de +langages semi-décidables disjoints et calculablement inséparables. +\end{corrige} |