Die Grundidee ist, dass in einer Sprache, die auf einem Ein-Buchstaben-Alphabet basiert, jedes ausreichend lange Wort eine Verkettung kürzerer Wörter ist. Wenn Sie also ein Wort in L ∗ nehmen , dh eine Verkettung von Wörtern in L , gibt es einen Kern ˚ L, so dass w eine Verkettung von Wörtern in ˚ L ist . Also ist L ∗ = ˚ L ∗ . Es stellt sich heraus, dass ˚ L endlich ist, daher ist es und L ∗wL∗LL˚wL˚L∗=L˚∗L˚L∗ regelmäßig.
Lasse eine Teilmenge von seinen L und w einem Wort in L . w kann als eine Verkettung von Wörtern in L iff | ausgedrückt werden w | kann als eine Summe von Elementen von S ⊂ N ausgedrückt werden, wobei S die Menge von Wortlängen in M ist . Daher reduziert sich das Problem auf das Ausdrücken einer Ganzzahl als Summe von Ganzzahlen in einer bestimmten Menge (wobei Wiederholungen zulässig sind): can | w | ausgedrückt werden als k 1 s 1 + … + k m sMLwLwL|w|S⊂NSM|w| mitk1s1+…+kmsm und k 1 ∈ N ?∀i,si∈Sk1∈N
Dies ist ein bekanntes Problem in der Arithmetik, und die Antwort lautet, dass, wenn die Koeffizienten negativ sein können ( k i ≤ Z ), | w | ausdrückbar ist genau dann , wenn es sich um ein Mehrfaches des größten gemeinsamen Teiler der Elemente ist S : gcd S . Bei einer Anforderung für nicht-negative Koeffizienten gilt dies noch für hinreichend großen | w | .(ki)ki∈Z|w|SgcdS|w|
Betrachten Sie die unendliche Folge definiert durch g i = gcd ( S ∩ [ 0 , i ] ) . Dies ist eine abnehmende Folge von ganzen Zahlen (beginnend mit g min S = min S , ist also nach einem bestimmten Index j konstant ; und g j = gcd S. Nach dem chinesischen Restsatz kann jedes Element von S als k 1 ausgedrückt werden s 1(gi)i≥minSgi=gcd(S∩[0,i])gminS=minSjgj=gcdSS mit ∀ i , k i ∈ Z und { s 1 , … , s m } = S ∪ [ 0 , j ] . Wenn x ∈ S und x ≥ s 1 ⋅ … ⋅ s mk1s1+…+kmsm∀i,ki∈Z{s1,…,sm}=S∪[0,j]x∈Sx≥s1⋅…⋅sm ist, können Sie alle nicht negativen Koeffizienten auswählen.
Genug der Arithmetik. Sei . Jedes Wort in L kann als eine Verkettung von Wörtern in L ausgedrückt werden, deren Länge höchstens g j beträgt , dh L ⊆ ˚ L ∗ . Da wir auch ˚ L ⊆ L haben , haben wir L ∗ = ˚ L ∗ , was regulär ist, da ˚ L endlich und daher regulär ist.L˚={w∈L∣|w|≤gj}LLgjL⊆L˚∗L˚⊆LL∗=L˚∗L˚
Verwenden Sie alternativ die Charakterisierung regulärer Sprachen in Alphabeten mit einem Buchstaben .