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哥德尔数

指数 哥德尔数

在形式数论中,哥德尔编号是对某些形式语言的每个符号和公式指派一个叫做哥德尔数(GN)的唯一的自然数的函数。这个概念是哥德尔为证明他的哥德尔不完备定理而引入的。 可计算函数集合的编号有时叫做哥德尔编号或有效编号。哥德尔编号可以被解释为一个编程语言,带有指派哥德尔数到每个可计算函数作为在这种编程语言中计算这个函数的值的程序。Roger 等价定理特征化了是哥德尔编号的可计算函数集合的编号。.

19 关系: 可计算函数库尔特·哥德尔形式语言侯世達命题逻辑哥德尔不完备定理哥德尔、埃舍尔、巴赫函数公式 (数理逻辑)皮亚诺公理程序算术基本定理素数编号编程语言记数系统邱奇数自然数数论

可计算函数

在可计算性理论中,可计算函数(computable function)或图灵可计算函数是研究的基本对象。它们使我们直觉上的算法概念更加精确。使用可计算函数来讨论可计算性而不提及任何具体的计算模型,如图灵机或寄存器机。但是它们的定义必须提及某种特殊的计算模型。 在可计算函数的精确定义之前,数学家经常使用非正式术语可有效计算的。这个术语因此可以被认同为可计算函数。尽管这些函数被叫做有效的,它们可能极其困难。可行可计算性和计算复杂性研究可有效计算的函数。 依据邱奇-图灵论题,可计算函数精确的是使用给出无限数量的时间和存储空间的机器计算设备来计算的函数。等价的说,这个论题声称有算法的任何函数都是可计算的。 可以使用Blum公理来在可计算函数的集合上定义抽象计算复杂性理论。在计算复杂性理论中,确定一个可计算函数的复杂性的问题叫做功能性问题。.

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库尔特·哥德尔

库尔特·弗雷德里希·哥德尔(Kurt Friedrich Gödel,),出生於奧匈帝國的數學家、邏輯學家和哲學家,维也纳学派(维也纳小组)的成员。其最杰出的贡献是哥德尔不完备定理和连续统假设的相对协调性证明。.

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形式语言

在数学、逻辑和计算机科学中,形式语言(Formal language)是用精确的数学或机器可处理的公式定义的语言。 如语言学中语言一样,形式语言一般有两个方面: 语法和语义。专门研究语言的语法的数学和计算机科学分支叫做形式语言理论,它只研究语言的语法而不致力于它的语义。在形式语言理论中,形式语言是一个字母表上的某些有限长字符串的集合。一个形式语言可以包含无限多个字符串。.

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侯世達

道格拉斯·理查·郝夫斯臺特(Douglas Richard Hofstadter,),中文名侯世達,美國学者、作家。他的主要研究领域包括意识、类比、艺术创造、文学翻译以及数学和物理学探索。 侯世达因其著作《哥德尔、埃舍尔、巴赫》獲得普立茲獎(非小说类别).

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命题逻辑

在邏輯和數學裡,命題演算(或稱句子演算)是一個形式系統,有著可以由以邏輯運算符結合原子命題來構成代表「命題」的公式,以及允許某些公式建構成「定理」的一套形式「證明規則」。.

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哥德尔不完备定理

在数理逻辑中,哥德尔不完备定理是库尔特·哥德尔于1931年证明并发表的两条定理。简单地说,第一条定理指出: 这是形式逻辑中的定理,容易被错误表述。有许多命题听起来很像是哥德尔不完备定理,但事实上并不是。具体实例见对哥德尔定理的误解 把第一条定理的证明过程在体系内部形式化后,哥德尔证明了第二条定理。该定理指出: 这个结果破坏了数学中一个称为希尔伯特计划的哲学企图。大卫·希尔伯特提出,像实分析那样较为复杂的体系的相容性,可以用较为简单的体系中的手段来证明。最终,全部数学的相容性都可以归结为基本算术的相容性。但哥德尔的第二条定理证明了基本算术的相容性不能在自身内部证明,因此当然就不能用来证明比它更强的系统的相容性了。.

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哥德尔、埃舍尔、巴赫

《哥德尔、埃舍尔、巴赫:集異璧之大成》(Gödel, Escher, Bach: an Eternal Golden Braid),是一本贏得普立茲獎的書。它是侯世達的著作,由Basic Books出版社在1979年出版的。這本書的二十周年版本在1999年發行,而且由侯世達加上新的前言。《集異璧之大成》(ISBN 7-100-01323-2)是商务印书馆在1996年出版的根据1995年英文版翻译的中文版。本书的英文副标题意译为“一条永恒的金带”,其首字母与哥德尔、埃舍尔、巴赫三人的英文名字首字母GEB相同,而商务印书馆中文译本的副标题中的“集異璧”则与GEB谐音。 本书一共有两篇,上篇译为“集异璧 GEB”,下篇译为“异集璧 EGB”。 本書主要講述了邏輯學家哥德尔,藝術家埃舍尔,和作曲家巴赫的创造性的成就怎樣交織在一起。正如作者所說:“我認識到,哥德尔、埃舍尔和巴赫只是用不同的方式來表達一样相同的本質。我嘗試重現這种本質而寫出這本書。” 此書在深层次上并非研究這三個人。那只不過是通往該書中心主題的其中一條路——侯世達在序言指出:“到底文字和思想是否依從俱形式的規則?這正是此書的中心問題。”(Do words and thoughts follow formal rules, or do they not? That problem is the problem of this book.).

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函数

函數在數學中為兩集合間的一種對應關係:輸入值集合中的每項元素皆能對應唯一一項輸出值集合中的元素。例如實數x對應到其平方x2的關係就是一個函數,若以3作為此函數的輸入值,所得的輸出值便是9。 為方便起見,一般做法是以符號f,g,h等等來指代一個函數。若函數f以x作為輸入值,則其輸出值一般寫作f(x),讀作f of x。上述的平方函數關係寫成數學式記為f(x).

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公式 (数理逻辑)

在数理逻辑中,公式是表达命题的形式语法对象,除了这个命题可能依赖于这个公式的自由变量的值之外。 公式精确定义依赖于涉及到的特定的形式逻辑,但有如下一个非常典型的定义(特定于一阶逻辑):公式是相对于特定语言而定义的;就是说,一组常量符号、函数符号和关系符号,这里的每个函数和关系符号都带有一个元数(arity)来指示它所接受的参数的数目。.

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皮亚诺公理

亚诺公理(Peano axioms),也称皮亚诺公设,是意大利数学家皮亚诺提出的关于自然数的五条公理系统。根据这五条公理可以建立起一阶算术系统,也称皮亚诺算术系统。.

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程序

程序(procedure),指特定的一系列動作、行動或操作,而這些活動、動作或操作必須以相同方式執行,藉此在相同環境下恆常得出相同的結果(例如緊急應變程序)。粗略而言,程序可以指一序列的活動、作業、步驟、決斷、計算和工序,當它們保證依照嚴格規定的順序發生時即產生所述的後果、產品或局面。一個程序通常引致一個改變。現在小孩也可以寫程式。.

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算术基本定理

算术基本定理,又称为正整數的唯一分解定理,即:每个大于1的自然数均可写为質數的积,而且这些素因子按大小排列之后,写法僅有一種方式。例如:6936.

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素数

質--數(Prime number),又称素--数,指在大於1的自然数中,除了1和該数自身外,無法被其他自然数整除的数(也可定義為只有1與該數本身两个正因数的数)。大於1的自然數若不是質數,則稱之為合數。例如,5是個質數,因為其正因數只有1與5。而6則是個合數,因為除了1與6外,2與3也是其正因數。算術基本定理確立了質數於數論裡的核心地位:任何大於1的整數均可被表示成一串唯一質數之乘積。為了確保該定理的唯一性,1被定義為不是質數,因為在因式分解中可以有任意多個1(如3、1×3、1×1×3等都是3的有效因數分解)。 古希臘數學家歐幾里得於公元前300年前後證明有無限多個質數存在(欧几里得定理)。現時人們已發現多種驗證質數的方法。其中試除法比較簡單,但需時較長:設被測試的自然數為n,使用此方法者需逐一測試2與\sqrt之間的整數,確保它們無一能整除n。對於較大或一些具特別形式(如梅森數)的自然數,人們通常使用較有效率的演算法測試其是否為質數(例如277232917-1是直至2017年底為止已知最大的梅森質數)。雖然人們仍未發現可以完全區別質數與合數的公式,但已建構了質數的分佈模式(亦即質數在大數時的統計模式)。19世紀晚期得到證明的質數定理指出:一個任意自然數n為質數的機率反比於其數位(或n的對數)。 許多有關質數的問題依然未解,如哥德巴赫猜想(每個大於2的偶數可表示成兩個素數之和)及孿生質數猜想(存在無窮多對相差2的質數)。這些問題促進了數論各個分支的發展,主要在於數字的解析或代數方面。質數被用於資訊科技裡的幾個程序中,如公鑰加密利用了難以將大數分解成其質因數之類的性質。質數亦在其他數學領域裡形成了各種廣義化的質數概念,主要出現在代數裡,如質元素及質理想。.

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编号

编号按顺序编号数或者编定的号数。它是利用有序或无序的数字、字母等符号将一个系列的工程或项目进行整理,並附加代码,以便于记录和使用。 编号,确切来说是编号体系或编号系统在现实生活中无处不在,涉及各个学科,涵盖各个行业。重点描述各种编号体系(也包含编码、型号等)。.

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编程语言

编程语言(programming language),是用来定义计算机程序的形式語言。它是一种被标准化的交流技巧,用来向计算机发出指令。一种计算机语言让程序员能够准确地定义计算机所需要使用的数据,并精确地定义在不同情况下所应当采取的行动。 最早的编程语言是在電腦發明之前產生的,當時是用來控制及自動演奏鋼琴的動作。在電腦領域已發明了上千不同的编程語言,而且每年仍有新的编程語言誕生。很多编程語言需要用指令方式說明計算的程序,而有些编程語言則屬於宣告式編程,說明需要的結果,而不說明如何計算。 编程语言的描述一般可以分為及語義。語法是說明編程語言中,哪些符號或文字的組合方式是正確的,語義則是對於編程的解釋。有些語言是用規格文件定義,例如C語言的規格文件也是ISO標準中一部份,2011年後的版本為ISO/IEC 9899:2011,而其他55語言(像Perl)有一份主要的文件,視為是。.

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记数系统

记数系统,或称记数法或数制(numeral system、system of numeration),是使用一组數字符号来表示數的体系。 一个理想的记数系统能够:.

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邱奇数

邱奇编码是把数据和运算符嵌入到lambda演算内的一种方式,最常见的形式是邱奇数,它是使用lambda符号的自然数的表示法。这种方法得名于阿隆佐·邱奇,他首先以这种方法把数据编码到lambda演算中。 在其他符号系统中通常被认定为基本的项(比如整数、布尔值、有序对、列表和tagged unions)都被映射到使用 邱奇编码的高阶函数;根据邱奇-图灵论题我们知道任何可计算的运算符(和它的运算数)都可以用邱奇编码表示。 很多学数学的学生熟悉可计算函数集合的哥德尔编号;邱奇编码是定义在lambda抽象而不是自然数上的等价运算。.

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自然数

数学中,自然数指用于计数(如「桌子上有三个苹果」)和定序(如「国内第三大城市」)的数字。用于计数时称之为基数,用于定序时称之为序数。 自然数的定义不一,可以指正整数 (1, 2, 3, 4, \ldots),亦可以指非负整数 (0, 1, 2, 3, 4, \ldots)。前者多在数论中使用,后者多在集合论和计算机科学中使用,也是 标准中所采用的定义。 数学家一般以\mathbb代表以自然数组成的集合。自然数集是一個可數的,無上界的無窮集合。.

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数论

數論是纯粹数学的分支之一,主要研究整数的性質。被譽為「最純」的數學領域。 正整数按乘法性质划分,可以分成質数,合数,1,質数產生了很多一般人也能理解而又懸而未解的問題,如哥德巴赫猜想,孿生質數猜想等,即。很多問題虽然形式上十分初等,事实上却要用到许多艰深的数学知识。这一领域的研究从某种意义上推动了数学的发展,催生了大量的新思想和新方法。數論除了研究整數及質數外,也研究一些由整數衍生的數(如有理數)或是一些廣義的整數(如代數整數)。 整数可以是方程式的解(丟番圖方程)。有些解析函數(像黎曼ζ函數)中包括了一些整數、質數的性質,透過這些函數也可以了解一些數論的問題。透過數論也可以建立實數和有理數之間的關係,並且用有理數來逼近實數(丟番圖逼近)。 數論早期稱為算術。到20世紀初,才開始使用數論的名稱,而算術一詞則表示「基本運算」,不過在20世紀的後半,有部份數學家仍會用「算術」一詞來表示數論。1952年時數學家Harold Davenport仍用「高等算術」一詞來表示數論,戈弗雷·哈羅德·哈代和愛德華·梅特蘭·賴特在1938年寫《數論介紹》簡介時曾提到「我們曾考慮過將書名改為《算術介紹》,某方面而言是更合適的書名,但也容易讓讀者誤會其中的內容」。 卡尔·弗里德里希·高斯曾說:「數學是科學的皇后,數論是數學的皇后。.

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