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@@ -13,7 +13,7 @@ Hier kommt die Kolmogorov-Komplexit zum Zuge: Sie bietet eine breit Gültige Def
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\begin{definition}[]{Kolmogorov-Komplexität}
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\begin{definition}[]{Kolmogorov-Komplexität}
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Für jedes Wort $x \in \wordbool$ ist die \bi{Kolmogorov-Komplexität $K(x)$ des Wortes $x$} das Minimum der binären Längen der Pascal-Programme, die $x$ generieren.
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Für jedes Wort $x \in \wordbool$ ist die \bi{Kolmogorov-Komplexität $K(x)$ des Wortes $x$} das Minimum der binären Längen der Pascal-Programme, die $x$ generieren.
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\end{definition}
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\end{definition}
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Hierbei ist mit der binären Länge die Anzahl Bits gemeint, die beim Übersetzen des Programms in einen vordefinierten Maschinencode entsteht.
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Hierbei ist mit der binären Länge die Anzahl Bits gemeint, die beim Übersetzen des Programms in einen vordefinierten Maschinencode entsteht.
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@@ -22,14 +22,14 @@ Ein Pascal-Programm in diesem Kurs ist zudem nicht zwingend ein Programm in der
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\begin{lemma}[]{Kolmogorov-Komplexität}
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\begin{lemma}[]{Kolmogorov-Komplexität}
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Für jedes Wort $x \in \wordbool$ existiert eine Konstante $d$ so dass $K(x) \leq |x| + d$
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Für jedes Wort $x \in \wordbool$ existiert eine Konstante $d$ so dass $K(x) \leq |x| + d$
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\end{lemma}
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\end{lemma}
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\inlineproof Für jedes $x \in \wordbool$ kann folgendes Programm $A_x$ verwendet werden:
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\inlineproof Für jedes $x \in \wordbool$ kann folgendes Programm $A_x$ verwendet werden:
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\begin{code}{pascal}
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\begin{code}{pascal}
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$A_x$: begin
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$A_x$: begin
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write(x);
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write(x);
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end
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end
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\end{code}
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\end{code}
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Alle Teile, ausser $x$ sind dabei von konstanter Länge, also ist die Länge der Bit-repräsentation des Programms ausschliesslich von der binären Länge des Wortes $x$ abhängig.
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Alle Teile, ausser $x$ sind dabei von konstanter Länge, also ist die Länge der Bit-repräsentation des Programms ausschliesslich von der binären Länge des Wortes $x$ abhängig.
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@@ -49,10 +49,10 @@ Eine wichtige Eigenschaft der Kolmogorov-Komplexität ist, dass sie nicht wirkli
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Man kann also beliebig auch \texttt{C++}, \texttt{Swift}, \texttt{Python}, \texttt{Java} oder welche auch immer, ohne dass die Kolmogorov-Komplexität um mehr als eine Konstante wächst (auch wenn diese bei \texttt{Java} sehr gross ist):
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Man kann also beliebig auch \texttt{C++}, \texttt{Swift}, \texttt{Python}, \texttt{Java} oder welche auch immer, ohne dass die Kolmogorov-Komplexität um mehr als eine Konstante wächst (auch wenn diese bei \texttt{Java} sehr gross ist):
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\begin{theorem}[]{Unterschiedliche Programmiersprachen}
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\begin{theorem}[]{Unterschiedliche Programmiersprachen}
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Für jede Programmiersprachen $A$ und $B$ existiert eine Konstante $c_{A,B}$, die nur von $A$ und $B$ abhängig ist, so dass für alle $x \in \wordbool$ gilt:
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Für jede Programmiersprachen $A$ und $B$ existiert eine Konstante $c_{A,B}$, die nur von $A$ und $B$ abhängig ist, so dass für alle $x \in \wordbool$ gilt:
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\begin{align*}
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\begin{align*}
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|K_A(x) - K_B(x)| \leq c_{A, B}
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|K_A(x) - K_B(x)| \leq c_{A, B}
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\end{align*}
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\end{theorem}
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\end{theorem}
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\fhlc{orange}{Anwendungen der Kolmogorov-Komplexität}
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\fhlc{orange}{Anwendungen der Kolmogorov-Komplexität}
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@@ -62,12 +62,12 @@ Man kann also beliebig auch \texttt{C++}, \texttt{Swift}, \texttt{Python}, \text
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Ein Wort $x \in \wordbool$ (eine Zahl $n$) heisst \bi{zufällig}, falls $K(x) \geq |x|$ ($K(n) = K(\text{Bin}(n)) \geq \ceil{\log_2(n + 1)} - 1$)
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Ein Wort $x \in \wordbool$ (eine Zahl $n$) heisst \bi{zufällig}, falls $K(x) \geq |x|$ ($K(n) = K(\text{Bin}(n)) \geq \ceil{\log_2(n + 1)} - 1$)
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\end{definition}
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\end{definition}
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\shade{orange}{Existenz eines Programms vs Kolmogorov-Komplexität}
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\shade{orange}{Existenz eines Programms vs Kolmogorov-Komplexität}
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\begin{theorem}[]{Programm vs Komplexität}
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\begin{theorem}[]{Programm vs Komplexität}
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Sei $L$ eine Sprache über $\alphabets{bool}$ und für jedes $n \in \N - \{0\}$ sei $z_n$ das $n$-te Wort in $L$ bezüglich der kanonischen Ordnung.
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Sei $L$ eine Sprache über $\alphabets{bool}$ und für jedes $n \in \N - \{0\}$ sei $z_n$ das $n$-te Wort in $L$ bezüglich der kanonischen Ordnung.
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Falls ein Programm $A_L$ existiert, das das Entscheidungsproblem $(\alphabets{bool}, L)$ löst, so gilt für alle $n \in \N - \{ 0 \}$ dass
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Falls ein Programm $A_L$ existiert, das das Entscheidungsproblem $(\alphabets{bool}, L)$ löst, so gilt für alle $n \in \N - \{ 0 \}$ dass
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\begin{align*}
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K(z_n) \leq \ceil{\log_2(n + 1)} + c & & (c \text{ ist eine von } n \text{ unabhängige Konstante })
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K(z_n) \leq \ceil{\log_2(n + 1)} + c & & (c \text{ ist eine von } n \text{ unabhängige Konstante })
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\end{align*}
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\end{theorem}
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\end{theorem}
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@@ -85,7 +85,7 @@ Die Annäherung von $\text{Prim}(n)$ and $\frac{n}{\ln(n)}$ wird durch folgende
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\begin{lemma}[]{Anzahl Primzahlen mit Eigenschaften}
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\begin{lemma}[]{Anzahl Primzahlen mit Eigenschaften}
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Sei $n_1, n_2, \ldots$ eine stetig steigende unendliche Folge natürlicher Zahlen mit $K(n_i) \geq \frac{\ceil{\log_2(n_i)}}{2}$.
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Sei $n_1, n_2, \ldots$ eine stetig steigende unendliche Folge natürlicher Zahlen mit $K(n_i) \geq \frac{\ceil{\log_2(n_i)}}{2}$.
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Für jedes $i \in \N - \{ 0 \}$ sei $q_i$ die grösste Primzahl, die $n_i$ teilt.
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Für jedes $i \in \N - \{ 0 \}$ sei $q_i$ die grösste Primzahl, die $n_i$ teilt.
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Dann ist die Menge $Q = \{ q_i \divides i \in \N - \{ 0 \} \}$ unendlich.
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Dann ist die Menge $Q = \{ q_i \divides i \in \N - \{ 0 \} \}$ unendlich.
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\end{lemma}
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\end{lemma}
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@@ -94,7 +94,7 @@ Lemma 2.6 zeigt nicht nur, dass es unendlich viele Primzahlen geben muss, sonder
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\begin{theorem}[]{Untere Schranke für Anzahl Primzahlen}
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\begin{theorem}[]{Untere Schranke für Anzahl Primzahlen}
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Für unendlich viele $k \in \N$ gilt
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Für unendlich viele $k \in \N$ gilt
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\begin{align*}
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\text{Prim}(k) \geq \frac{k}{2^17 \log_2(k) \cdot (\log_2(\log_2(k)))^2}
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\text{Prim}(k) \geq \frac{k}{2^{17} \log_2(k) \cdot (\log_2(\log_2(k)))^2}
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\end{align*}
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\end{theorem}
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\end{theorem}
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@@ -21,7 +21,7 @@ Formaler:
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\item $\qacc$ ist der \bi{akzeptierende Zustand} (genau einer in jedem $M$)
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\item $\qacc$ ist der \bi{akzeptierende Zustand} (genau einer in jedem $M$)
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\item $\qrej$ ist der \bi{verwerfende Zustand} (genau einer in jedem $M$)
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\item $\qrej$ ist der \bi{verwerfende Zustand} (genau einer in jedem $M$)
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\end{enumerate}
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\end{enumerate}
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Eine \bi{Konfiguration} $C$ von $M$ ist ein Element aus $\text{Konf}(M) = \{ \cent \} \cdot \Gamma^* \cdot Q \cdot \Gamma^+ \cup Q \cdot \{ \cent \} \Gamma^+$
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Eine \bi{Konfiguration} $C$ von $M$ ist ein Element aus $\text{Konf}(M) = \{ \cent \} \cdot \Gamma^* \cdot Q \cdot \Gamma^+ \cup Q \cdot \{ \cent \} \cdot \Gamma^+$
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(wobei $\cdot$ die Konkatenation ist)
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(wobei $\cdot$ die Konkatenation ist)
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Eine \bi{Startkonfiguration} für ein Eingabewort $x$ ist $q_0\cent x$
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Eine \bi{Startkonfiguration} für ein Eingabewort $x$ ist $q_0\cent x$
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@@ -10,7 +10,7 @@ Die Ideen sind hier sehr ähnlich wie der Übergang zwischen deterministischen u
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Die Übergangsfunktion geht wieder in die Potenzmenge, also gilt:
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Die Übergangsfunktion geht wieder in die Potenzmenge, also gilt:
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\begin{align*}
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\delta : (Q - \{ \qacc, \qrej \}) \times \Gamma \rightarrow \mathcal{P}(Q \times \Gamma \times \{ L, R, N \}
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\delta : (Q - \{ \qacc, \qrej \}) \times \Gamma \rightarrow \mathcal{P}(Q \times \Gamma \times \{ L, R, N \})
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\end{align*}
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@@ -29,7 +29,7 @@ Also müssen wir laut Definition \ref{definition:5-1} nur zeigen, dass keine Inj
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\inlinetheorem $\mathcal{P}(\wordbool)$ ist nicht abzählbar
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\inlinetheorem $\mathcal{P}(\wordbool)$ ist nicht abzählbar
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\inlinecorollary $|\text{KodTM}| < |\mathcal{P}(\wordbool)|$ und es existieren also unendlich viele nicht rekursiv aufzählbare Funktionen.
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\inlinecorollary $|\text{KodTM}| < |\mathcal{P}(\wordbool)|$ und es existieren also unendlich viele nicht rekursiv aufzählbare Sprachen.
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Um für eine spezifische Sprache zu beweisen, dass sie rekursiv aufzählbar ist, können wir einfach eine Turingmaschine konstruieren.
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Um für eine spezifische Sprache zu beweisen, dass sie rekursiv aufzählbar ist, können wir einfach eine Turingmaschine konstruieren.
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Für eine Beweis dafür, dass eine Sprache nicht rekursiv aufzählbar ist können wir folgende Methode verwenden. Sei dazu mit $d_{ij} = 1 \Longleftrightarrow M_i \text{ akzeptiert } w_j$
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Für eine Beweis dafür, dass eine Sprache nicht rekursiv aufzählbar ist können wir folgende Methode verwenden. Sei dazu mit $d_{ij} = 1 \Longleftrightarrow M_i \text{ akzeptiert } w_j$
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@@ -45,6 +45,6 @@ $M$ ist eine Turingmaschine in der kanonischen Ordnung der Turingmaschinen, also
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Dies führt zu einem Widerspruch, denn $L_\text{diag}$ kann nicht gleich $L(M_i)$ sein, da
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Dies führt zu einem Widerspruch, denn $L_\text{diag}$ kann nicht gleich $L(M_i)$ sein, da
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w_i \in L_\text{diag} \Longleftrightarrow d_{ii} \Longleftrightarrow w_i \notin L(M_i)
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w_i \in L_\text{diag} \Longleftrightarrow d_{ii} = 0 \Longleftrightarrow w_i \notin L(M_i)
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also ist $w_i$ genau dann in $L_\text{diag}$ wenn $w_i$ \textit{nicht} in $L(M_i)$ ist und umgekehrt. (= in genau einer der Sprachen $L_\text{diag}$ oder $L(M_i)$)
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also ist $w_i$ genau dann in $L_\text{diag}$ wenn $w_i$ \textit{nicht} in $L(M_i)$ ist. (= in genau einer der Sprachen $L_\text{diag}$ oder $L(M_i)$)
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