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P2 Infinite and Bi-infinite Words with Decidable Monadic Theories

具有可判定一元二阶理论的无限字与双向无限字
LMCS vol.Volume 14, Issue 32018匹配度 1/10 · 论文研究无限/双向无限字结构的一元二阶理论可判定性与递归ω-字的复杂度,属于纯逻辑与自动机理论,与用户关注的程序静态分析、Agentic/LLM 程序、浮点程序分析、贝叶斯程序分析及 LLM 与形式化验证的交叉均无直接关联。引用 0 inbox
Dietrich Kuske, Jiamou Liu, Anastasia Moskvina
crossref: 2026-09-10

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一句话:研究无限与双向无限字结构的可判定一元二阶理论,给出递归ω-字的复杂度刻画并比较二者异同。

论文研究形式为 (D,<,P) 的字结构,其中 D 为 N 或 Z,< 是自然线性序,P 是子集谓词。核心问题是这些结构的可判定一元二阶(MSO)理论。作者刻画了递归 ω-字中具有可判定 MSO 理论者集合的复杂度,证明其为 Σ_3-完全;将已有 ω-字判定性特征迁移到双向无限字;证明所谓“驯顺”谓词存在于每个图灵度;并对 P⊆Z 确定与 (Z,≤,P) 不可区分的 Q⊆Z 的数量。由此揭示无限字与双向无限字逻辑性质的异同。

问题
确定无限字与双向无限字结构 (D,<,P) 的一元二阶理论何时可判定,并比较两类字在逻辑性质上的异同。
方法
通过逻辑刻画、复杂度归约与图灵度分析,研究递归 ω-字和双向无限字,并分析不可区分谓词的数量。
评估
以数学证明与复杂度分析给出复杂度、特征迁移、图灵度存在性与不可区分谓词计数等理论结果,未涉及实现或实验。
原文摘要(Abstract)

We study word structures of the form $(D,&lt;,P)$ where $D$ is either $\mathbb{N}$ or $\mathbb{Z}$, $&lt;$ is the natural linear ordering on $D$ and $P\subseteq D$ is a predicate on $D$. In particular we show: (a) The set of recursive $\omega$-words with decidable monadic second order theories is $\Sigma_3$-complete. (b) Known characterisations of the $\omega$-words with decidable monadic second order theories are transfered to the corresponding question for bi-infinite words. (c) We show that such &quot;tame&quot; predicates $P$ exist in every Turing degree. (d) We determine, for $P\subseteq\mathbb{Z}$, the number of predicates $Q\subseteq\mathbb{Z}$ such that $(\mathbb{Z},\le,P)$ and $(\mathbb{Z},\le,Q)$ are indistinguishable. Through these results we demonstrate similarities and differences between logical properties of infinite and bi-infinite words.

链接与引用

DOI 原文 · PDF(开放获取) ·

BibTeX
@article{paperbot388,
  title = {Infinite and Bi-infinite Words with Decidable Monadic Theories},
  author = {Dietrich Kuske and Jiamou Liu and Anastasia Moskvina},
  journal = {Logical Methods in Computer Science},
  volume = {Volume 14, Issue 3},
  year = {2018},
  doi = {10.23638/lmcs-14(3:9)2018}
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