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Matemáticos con sombreros en órdenes totales arbitrarias

He estado reflexionando sobre la siguiente generalización de un famoso problema (el caso especial donde $T = \mathbb{N})$:

Pregunta: Tenemos algunos totalmente ordenado conjunto de $T$ de los matemáticos, cada uno llevando un sombrero que es de color rojo o azul. El matemático $x$ puede ver el color de $y$'s hat si y sólo si $x < y$. Los matemáticos cada simultáneamente adivinar el color de su propio sombrero. Bajo qué condiciones en $T$ los matemáticos pueden pre-ordenar una estrategia que, independientemente de la coloración, sólo un número finito de adivinar incorrectamente?


He realizado los siguientes avances, lo que sugiere que el problema es bastante manejable:

Claramente $T$ debe ser bien ordenado, ya que de lo contrario tendríamos una infinita disminución de la secuencia $a_1 > a_2 > a_3 > \cdots$ de los matemáticos. A continuación, elegimos todos los demás sombrero de colores arbitrariamente (por lo concreto, todo azul) y establecer de forma secuencial el sombrero de color de $a_i$ hacer el matemático adivina incorrectamente.

Así que sólo nos interesa el caso en que $T$ es un ordinal. Claramente si $T' > T$, entonces una estrategia ganadora para $T'$ implica una estrategia ganadora para $T$. Así el problema se reduce a:

¿Cuál es el mínimo ordinal $\alpha$ de manera tal que los matemáticos hacen no tiene una estrategia ganadora?

Es trivial que $\alpha \geq \omega$, ya que para finito de los números ordinales, es imposible para los matemáticos que perder. No es demasiado difícil (de hecho, es un famoso ejercicio) para demostrar en ZFC que los matemáticos tienen una estrategia ganadora para $\omega$. Esto implica $\alpha \geq \omega^2$ ya que la suma de los dos ganadores de los ordinales' es necesariamente otro ganador ordinal (por lo $\alpha$ es una potencia de $\omega$).

Hasta el momento yo no tengo ningún límite superior en $\alpha$ (de hecho, podría darse el caso de que los matemáticos tienen una estrategia ganadora para cualquier ordinal, en cuyo caso $\alpha$ es indefinido), y no tengo límite inferior más allá de $\omega^2$. Por lo tanto una manera más fácil (y mucho más concreto, ya que sólo tiene dos posibles respuestas en lugar de una clase adecuada) la pregunta es:

Hacer los matemáticos tienen una estrategia ganadora para $\omega^2$?

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thedeeno Puntos 12553

Es un gran problema!

Teorema. Los matemáticos tienen una estrategia ganadora en el juego para todos los ordinales $\alpha$.

Prueba. Vamos a probar el teorema por inducción transfinita. Supongamos que los matemáticos tienen estrategias ganadoras en los juegos de una determinada longitud de $\beta$ menos de $\alpha$, y fijemos acordado estrategias para esos juegos. Considere ahora el caso de $\alpha$ muchos matemáticos. Voy a describir una estrategia ganadora. En el espacio de todas las posibles asignaciones de colores de sombrero a la $\alpha$ muchos matemáticos, definir que dos de estas asignaciones son equivalentes $s\sim t$, si están de acuerdo de algunos ordinal en adelante; es decir, están de acuerdo en un segmento cola $[\beta,\alpha)$ de % de$\alpha$. Deje que los matemáticos están de acuerdo en la elección de representante para cada una de las $\sim$-clase de equivalencia. Ahora, supongamos que los sombreros se dan a cabo. Cada matemático (excepto la última, en el caso de que $\alpha$ es un ordinal sucesor) es capaz de observar la cola de un segmento de la asignación real dado, y por lo tanto sabe el $\sim$-clase de la real de asignación. Deje que el matemático en cualquier posición $\gamma$ comparar lo observado asignación de más allá $\gamma$ con la asignación de la pre-elegido representante de esa clase. Si están de acuerdo perfectamente más allá de $\gamma$, entonces vamos a matemático $\gamma$ anunciar el color del sombrero que él o ella se pondría de acuerdo con el representante de la asignación. De lo contrario, matemático $\gamma$ observa algunos los errores en las posiciones más allá de $\gamma$. Deje $\beta$ ser el supremum de las posiciones de estos errores, de modo que $\gamma<\beta$, pero también $\beta<\alpha$ desde el observado asignación totalmente de acuerdo con el representante de algún punto. En este caso, vamos matemático $\gamma$ ignorar la parte de la asignación de más allá de $\beta$, y en lugar de usar el fijo de la estrategia para el juego de las asignaciones de longitud $\beta$, usando sólo la información acerca de los sombreros de hasta el $\beta$.

Observe que si $\beta$ es el supremum de los lugares donde el asignación real difiere de la representante, entonces todo el mundo más allá de $\beta$ va a adivinar correctamente, y todo el mundo antes de $\beta$ se compute $\beta$ correctamente y por lo tanto el uso de la estrategia acordada para la longitud de la $\beta$ juego. Así que por la hipótesis de inducción, sólo un número finito de que esté equivocado. QED

Permítanme describir también otra estrategia, en el estilo de Alan Taylor, de lo que yo el recuerdo de una charla que dio en nuestro seminario en Nueva York en varias años. Véase también Christopher S. Hardin y Alan D. Taylor, Una Peculiar Conexión Entre el Axioma de Elección y la Predicción del Futuro, que se mencionó en los comentarios.

Vamos a comprobar directamente que no hay una estrategia para $\alpha$ muchos los matemáticos. Primero de todo, dejar que los matemáticos están de acuerdo sobre una fija bien el pedido de $\triangleleft$ de espacio de sombrero $\alpha$-tareas. Ahora, supongamos que los sombreros son entregados. Vamos cada matemático observar la parte del sombrero de asignación de a los matemáticos por delante, y dejar que cada matemático calcular el $\triangleleft$-menos total de la asignación que está de acuerdo con la parte de la asignación real de que se observen. Cada matemático debe predecir que su propio sombrero de color es el mismo como en el $\triangleleft$-menos de la asignación de que se compute.

Ahora sostienen que sólo un número finito de los matemáticos están equivocados. El el punto principal es que si $\gamma<\beta$, entonces el $\triangleleft$-menos de la asignación que el matemático $\gamma$ calcula es al menos tan alta en el $\triangleleft$ orden de la $\triangleleft$-menos de la asignación que el matemático $\beta$ calcula, desde matemático $\gamma$ observa toda la información que $\beta$ observa y más acerca de la asignación real de los sombreros. Que es, como usted se mueve más alto en los matemáticos, la calculada $\triangleleft$-menos de aproximación sólo puede moverse hacia abajo en el $\triangleleft$ si no cambia. Cada vez que hay una estimación incorrecta a medida que se asciende en los matemáticos, nos gota estrictamente menor en el $\triangleleft$-bien-pedido. Y desde $\triangleleft$ es un bien de orden, esto solo puede suceder un número finito de veces. Por lo tanto, sólo un número finito de matemáticos de adivinar incorrectamente.

El argumento es muy general, y lleva a la conclusión de que en cualquier orden parcial, donde los matemáticos son mirando hacia arriba, entonces la colección de incorrecto adivina formas de conversar un bien fundado subconjunto. Y uno incluso puede generalizar más allá de esto, como Hardin y Taylor hacer.

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