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P2 The Regular Languages of First-Order Logic with One Alternation

带一次交替的一阶逻辑的正则语言
LICS Proceedings of the 37th Annual ACM/IEEE Symposium on Logic in Computer Science2022匹配度 0/10 · 该论文研究一阶逻辑与正则语言的自动机理论及电路下界,属于纯理论计算机科学,与静态分析、LLM/Agent、浮点程序分析或贝叶斯程序分析均无直接关联。引用 2 inbox
Corentin Barloy, Michael Cadilhac, Charles Paperman, Thomas Zeume
crossref: 2026-09-12dblp: 2026-09-12arxiv: 2026-09-12

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一句话:证明带中性字母的 Σ₂ 正则语言可由仅用序关系谓词的 Σ₂ 公式定义,推进 Straubing 中心猜想。

论文刻画带中性字母、可由一次交替一阶逻辑(Σ₂)定义的正则语言。作者证明:若任意 Σ₂ 公式定义了一个带中性字母的正则语言,则存在仅使用序关系谓词的等价 Σ₂ 公式。这验证了 Straubing 中心猜想在带中性字母语言上对 Σ₂ 的情形成立,也是该猜想二十多年来的首次进展。为获得该刻画,论文建立了针对顶扇入恒定的多项式大小深度-3 布尔电路的下界,其组合论证核心是研究语言中位置之间如何相互确定,该技术本身也具有独立价值。

问题
刻画可由一阶逻辑一次交替(Σ₂)定义且带中性字母的正则语言,并验证 Straubing 中心猜想在 Σ₂ 上的相应情形。
方法
通过将任意 Σ₂ 定义化为仅用序关系谓词的等价 Σ₂ 公式,并发展针对顶扇入恒定的多项式大小深度-3 布尔电路的下界;组合论证聚焦位置之间的相互确定关系。
评估
以数学证明完成:给出等价 Σ₂ 公式的构造性刻画,并通过电路下界论证验证 Straubing 中心猜想在带中性字母的 Σ₂ 语言上成立。
原文摘要(Abstract)

The regular languages with a neutral letter expressible in first-order logic with one alternation are characterized. Specifically, it is shown that if an arbitrary Σ2 formula defines a regular language with a neutral letter, then there is an equivalent Σ2 formula that only uses the order predicate. This shows that the so-called Central Conjecture of Straubing holds for Σ2 over languages with a neutral letter, the first progress on the Conjecture in more than 20 years. To show the characterization, lower bounds against polynomial-size depth-3 Boolean circuits with constant top fan-in are developed. The heart of the combinatorial argument resides in studying how positions within a language are determined from one another, a technique of independent interest.

链接与引用

DOI 原文 · arXiv · PDF(开放获取) · DBLP

BibTeX
@inproceedings{BarloyCPZ22,
  title = {The Regular Languages of First-Order Logic with One Alternation},
  author = {Corentin Barloy and Michael Cadilhac and Charles Paperman and Thomas Zeume},
  booktitle = {LICS},
  year = {2022},
  doi = {10.1145/3531130.3533371}
}