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词与图上的正一阶逻辑

Positive First-order Logic on Words and Graphs

Denis Kuperberg

AI总结:

本文研究有限词上一阶逻辑片段 FO+,证明存在单调但无法用 FO+ 定义的 FO 可定义语言,借此说明 Lyndon 保持定理在有限结构上失效,并将该结论推广至有限图,同时证明判断正则语言是否 FO+ 可定义的问题不可判定。

摘要:

我们研究 FO+,它是有限词上的一阶逻辑的一个片段,其中一元谓词只能正出现。我们证明存在一种 FO 可定义的语言,它在一元谓词上是单调的,但不能在 FO+ 中定义。这为 Lyndon 保持定理在有限结构上失效提供了一个简单的证明。我们将此示例语言提升到有限图上,从而为 FO 可定义的图类提供了一个具有独立意义的新结果:即使该图类在边的添加下是封闭的,也可能需要否定。最后我们证明,判断给定的有限词正则语言是否可在 FO+ 中定义的问题是不可判定的。

英文摘要:

We study FO+, a fragment of first-order logic on finite words, where monadic predicates can only appear positively. We show that there is an FO-definable language that is monotone in monadic predicates but not definable in FO+. This provides a simple proof that Lyndon's preservation theorem fails on finite structures. We lift this example language to finite graphs, thereby providing a new result of independent interest for FO-definable graph classes: negation might be needed even when the class is closed under addition of edges. We finally show that the problem of whether a given regular language of finite words is definable in FO+ is undecidable.

机构、总结、中文摘要均由AI分析而来,可能存在错误,请以论文正文为准。

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