Ist die Sprache der binären Darstellung perfekter Quadrate regelmäßig?


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Lassen bin(n) bezeichnen die binäre Darstellung einer ganzen Zahl n. LassenL={bin(n2)nN}.

Ist L eine normale Sprache?

Ich denke, das kann man beweisen L ist nicht regelmäßig mit dem Pump-Lemma, aber ich weiß nicht, wie ich es hier verwenden soll.


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Eine interessante Frage. Während es scheint, dass die Sprache nicht regulär sein sollte, sollte beachtet werden, dass die Sprache der binären Darstellungen der quadratischen Reste Modulo Potenz von 2 regulär ist.
Karolis Juodelė

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math.stackexchange.com/questions/380411/… jemand hat hier schon dasselbe gefragt und enthält eine vorläufige Antwort.
Alejandro Sazo

Es gibt andere Methoden, um zu zeigen, dass eine Sprache nicht regulär ist (siehe cs.stackexchange.com/questions/1031/… ). Ich denke, ich würde den Myhill-Nerode-Satz verwenden.
AProgrammer

Antworten:


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Wir beginnen mit einem Lemma.

Lemma. Lassena>b4. Wenn2a+2b+1 ist dann ein Quadrat a2b3.

Beweis. Lassen2a+2b+1=x2. Deutlichx muss seltsam sein, sagen wir x=2y+1. Dannx2=4y2+4y+1, und so (y+1)y=y2+y=2a2+2b2=2b2(2ab+1). Wenny ist auch dann noch y+1 ist seltsam und so y=2b2z für einige ungerade z, und deshalb 2ab+1=(2b2z+1)z2b2+1 und so a2b2. Wenny ist dann zwangsläufig ungerade y+1=2b2z für einige ungerade z, und deshalb 2ab+1=z(2b2z1)2b21=2b3+1+(2b32). Schon seitb4, können wir schließen, dass a2b3.

Lassen L=L10100001. Nach dem Lemma sind alle Wörter inL sind von der Form 10ab110b11 mit ab1(b1)3. Darüber hinaus seit22c+2c+1+1=(2c+1)2, für alle c3, 10c210c1L.

Wenn L ist dann regelmäßig so ist L, sagen wir, sein minimaler DFA hat pZustände. Betrachten Sie das Wort10p210p1Lund markieren Sie den Teilstring 0p. Das erweiterte Pump-Lemma zeigt das für einige0<qp, 10p210p+q(t1)1L für alle t0. Nach unserem Lemma jedoch für allet Wir müssen haben p2p+q(t1)3 und so 1q(t1), was falsch ist für t3.

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