76
правок
Изменения
Нет описания правки
|proof=
<!--Понятно, что <tex>DSPACE(f(n)) \subseteq DSPACE(g(n))</tex>, поскольку программа, ограниченная по памяти функцией <tex>f</tex>, проходит ограничение <tex>g</tex>.<br /> -->
Для доказательства воспользуемся диагональным методом.<ref>Суть данного метода для набора множеств <tex>\{A_x\}</tex> заключается в рассмотрении среди построении нового множества <tex>B</tex> по принципу: <tex>x \in B \Leftrightarrow x \notin A_x</tex>. В этом случае <tex>A_x \neq B</tex> для любого <tex>x</tex>. Аналогичный прием можно применять для набора функций <tex>\{f_xf_i\}</tex> так называемых «диагональных элементов» вида путем построения новой функции <tex>f':f'(x) \neq f_x(x)</tex>. Элементы <tex>f_x(x)</tex> и требовании неравенства их некоторой другой функции иногда называют диагональными, поскольку для неотрицательных <tex>x</tex> находятся на диагонали таблицы функция — аргумент.<br/><tex>\begin{pmatrix}& 0 & 1 & \cdots \\f_0 & \mathbf{f_0(0)} & f_0(1) & \cdots \\f_1 & f_1(0) & \mathbf{f_1(в данном случае тождественно равной 1).} & \cdots \\ \vdots & \vdots & \vdots & \ddots \\\end{pmatrix}</tex></ref> Рассмотрим функцию <tex>h(n)=\sqrt{f(n)g(n)}</tex> и язык <tex>L=\{x\bigm|x(x)\Bigr|_{S\leq h(|x|)}\neq 1\}</tex>, где запись <tex>S\leq h(|x|)</tex> означает, что программа запускается с лимитом памяти <tex>h(|x|)</tex>. Иначе говоря, <tex>L</tex> — это язык программ, которые не допускают собственный код, используя не более <tex>h(|x|)</tex> памяти. Докажем, что <tex>L\in DSPACE(g(n))\setminus DSPACE(f(n))</tex>.<br/>
Так как <tex>h(n)=o(g(n))</tex>, то понятно, что <tex>L \in DSPACE(g(n))</tex>. Действительно, для проверки принадлежности программы <tex>x</tex> языку достаточно запустить её с лимитом памяти <tex>h(|x|)</tex> и проверить, что результат не равен 1. Тогда вся проверка будет выполнена с использованием не более <tex>g(|x|)</tex> памяти в силу накладываемых ограничений.<ref>Вообще говоря, для корректного запуска с лимитом по памяти на функцию <tex>h</tex> дополнительно накладывается условие конструируемости по памяти, т. е. возможность вычислить значение функции по <tex>x</tex>, используя не более <tex>h(x)</tex> памяти, однако часто это условие опускается.</ref><br />
Предположим теперь, что <tex>L \in DSPACE(f(n))</tex>. Тогда существует программа <tex>p</tex>, распознающая язык <tex>L</tex> и использующая не более <tex>c \cdot f(n)</tex> памяти. Так как <tex>f(n)=o(h(n))</tex>, то <tex>\exists n_0: \forall n>n_0 \Rightarrow c\cdot f(n)<h(n)</tex>. Будем считать, что <tex>|p|>n_0</tex> (иначе добавим в программу пустые строки, искусственно увеличив её длину), тогда при вызове <tex>p(p)</tex> потребуется не более <tex>h(|p|)</tex> памяти. Выясним, принадлежит ли <tex>p</tex> языку <tex>L</tex>. Допустим, что <tex>p\in L</tex>, тогда <tex>p(p)=1</tex>, значит, <tex>p\notin L</tex> по определению языка <tex>L</tex>. Пусть теперь <tex>p\notin L</tex>. Но тогда <tex>p(p) \ne 1</tex>, следовательно, <tex>p\in L</tex>.
