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Algoritmo para encontrar una prueba de cada teorema demostrable.

Encontré este pdf mientras buscaba sobre demostradores de teoremas automatizados:

https://www.math.ucdavis.edu/~greg/145/notproof.pdf

Dice:

"Algoritmo de prueba de memoria

Los cursos de matemáticas que no son de prueba suelen enseñar algoritmos para hacer cálculos. Estaría bien que hubiera un algoritmo para encontrar pruebas de teoremas. No ha habido suerte. Hay algoritmos para buscar pruebas de teoremas, pero es un teorema (!) que ningún algoritmo puede encontrar una prueba de cada teorema demostrable. Merece ver muchos ejemplos de estrategias de demostración, pero también necesitarás un pensamiento creativo".

¿Cuál es exactamente el teorema al que se refiere? ¿Dónde puedo profundizar en él? Gracias

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notpeter Puntos 588

Esto es esencialmente el primer teorema de incompletitud de Gödel. Aprender a fondo sobre él es probable que sea un largo viaje; mejor empezar por algo pequeño. Hay muchas referencias en el artículo de Wikipedia, y un libro particularmente famoso en parte sobre el tema que es hermoso, moderadamente riguroso, básicamente preciso, pero no abrumadoramente técnico es Gödel, Escher, Bach: una eterna trenza de oro de Douglas Hofstadter. El camino más técnico sería empezar a estudiar la teoría de la prueba, algo que nunca he hecho, así que me abstendré de ofrecer referencias.

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DanielV Puntos 11606

Comience con un conjunto $S$ que es su axioma como conjunto de teoremas.

Construir un nuevo conjunto de teoremas $U$ como:

  • para cada par de teoremas en $S$ como $s_1$ y $s_2$ (o cuantas reglas de inferencia exija tu lógica)
  • para cada regla de inferencia $I$ en su lógica
  • dejar $T = I(s_1, s_2)$ y añadir $T$ a $U$

entonces $U$ son todos los teoremas que se pueden deducir en $1$ "paso" de $S$ . Añadir $U$ a $S$ y repetir. Esta es una simple búsqueda de la lógica de la amplitud. Este define qué teoremas son demostrables y es completamente constructivo.

Si se utiliza este procedimiento para buscar un teorema que sea demostrable o refutable, obviamente terminará. Si se utiliza para buscar un teorema indecidible (ni demostrable ni refutable), entonces no terminará.

Esto plantea dos preguntas: (1) ¿Existen tales teoremas indecidibles y (2) Si existen, podemos simplemente ejecutar otro y determinar si un teorema es indecidible?

La respuesta a (1) es "más o menos". Si el conjunto de axiomas de una lógica es consistente y no trivial, entonces la "Sentencia de Godel" da un ejemplo de teorema que debe ser indecidible; así que en ese caso la respuesta a (1) es "sí".

La respuesta a (2) es que si tal algoritmo existiera, el propio algoritmo podría usarse como axioma para (de forma bastante artificiosa) asignar "verdadero" y "falso" a teoremas indecidibles y añadir esas asignaciones al axioma manteniendo la consistencia del mismo. Tal algoritmo permitiría construir una lógica completa y consistente, lo que contradiría (1) y la existencia demostrable de la Sentencia de Godel.

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