6 research outputs found

    Podstawy matematyki bez aktualnej nieskończoności

    Get PDF
    Contemporary mathematics significantly uses notions which belong to ideal mathematics (in Hilbert’s sense) – which is expressed in language which essentially uses actual infinity. However, we do not have a meaningful notion of truth for such languages. We can only reduce the notion of truth to finitistic mathematics via axiomatic theories. Nevertheless, justification of truth of axioms themselves exceeds the capabilities of the theory based on these axioms. On the other hand, we can easily decide the truth or falsity of a statement in finite structures. The aim of this dissertation is to identify the fragment of mathematics, which is of the finitistic character. The fragment of mathematics which can be described without actual infinity. This is the part of mathematics which can be described in finite models and for which the truth of its statements can be verified within finite models.We call this fragment of mathematics with a term introduced by Knuth – the concrete mathematics. This part of mathematics is of computational character and it is closer to our empirical base, which makes it more difficult. We consider concrete foundations of mathematics, in particular the concrete model theory and semantics without actual infinity. We base on the notion of FM–representability, introduced by Mostowski, as an explication of expressibility without actual infinity. By the Mostowski’s FM–representability theorem, FM–representable notions are exactly those, which are recursive with the halting problem as an oracle. We show how to express basic concepts of model theory in the language without actual infinity. We investigate feasibility of the classical model– theoretic constructions in the concrete model theory. We present the Concrete Completeness Theorem and the Low Completeness Theorem; the Concrete Omitting Types Theorem; and Preservation Theorems. We identify the constructions which are not admissible in the concrete model theory by showing stages of these constructions which are not allowed in the concrete framework. We show which arguments from the axiomatic model theory fail in the concrete model theory. Moreover, we investigate how to approximate truth for finite models. In particular we study the properties of approximate FM–truth definitions which are expressible in modal logic. We introduce modal logic SL, axioms of which mimic the properties of a specific approximate FM–truth definition. We show that SL is the modal logic of any approximate FM–truth definition. This is done by proving a theorem analogous to Solovay’s completeness theorem for modal logic GL.Współczesna matematyka w znaczącej mierze posługuje się pojęciami, które należą do matematyki idealnej (w sensie Hilberta) -- wyrażona jest w języku istotnie wykorzystującym aktualną nieskończoność. Dla tego typu języków nie posiadamy sensownego kryterium prawdziwości. Jesteśmy w stanie jedynie redukować je do matematyki skończonościowej poprzez teorie aksjomatyczne. Niemniej uzasadnianie prawdziwości samych aksjomatów znajduje się poza zasięgiem teorii na nich opartej. Z drugiej strony w strukturach skończonych jesteśmy w stanie w prosty sposób rozstrzygać prawdziwość i fałszywość twierdzeń. Celem niniejszej rozprawy jest identyfikacja fragmentu matematyki, który ma skończonościowy charakter. Fragmentu matematyki, do którego opisu nie jest niezbędna aktualna nieskończoność, a wystarczy jedynie nieskończoność potencjalna. Jest to ta część matematyki, której pojęcia można wyrazić w modelach skończonych oraz prawdziwość twierdzeń której można w nich zweryfikować. Tę część matematyki, za Knuthem, nazywamy matematyką konkretną. Ma ona obliczeniowy, kombinatoryczny charakter i jest bliższa naszemu doświadczeniu niż matematyka idealna, a co za tym idzie jest trudniejsza. Rozważamy konkretne podstawy matematyki, w szczególności konkretną teorię modeli oraz semantykę bez aktualnej nieskończoności. Opieramy się na wprowadzonym przez Mostowskiego pojęciu FM--reprezentowalności, jako eksplikacji wyrażalności bez aktualnej nieskończoności oraz twierdzeniu o FM--reprezentowalności identyfikującym FM--reprezentowalne pojęcia z tymi, które są obliczalne z problemem stopu jako wyrocznią. Pokazujemy w jaki sposób można zinterpretować podstawowe pojęcia teorii modeli w języku bez aktualnej nieskończoności. Następnie badamy klasyczne konstrukcje teoriomodelowe pod kątem ich wykonalności w obszarze matematyki konkretnej. Prezentujemy twierdzenie o konkretnej pełności oraz twierdzenie o łatwej pełności, twierdzenie o omijaniu typów oraz twierdzenia o zachowaniu. Przedstawiamy konstrukcje, które są niewykonalne dla modeli konkretnych, identyfikując etapy konstrukcji teoriomodelowych, które nie są wykonalne w teorii modeli konkretnych. Identyfikujemy argumenty z aksjomatycznej teorii mnogości, które nie są dopuszczalne w konkretnej teorii modeli. Ponadto, badamy możliwość przybliżania prawdy arytmetycznej w modelach skończonych. W szczególności rozważamy te własności przybliżonych predykatów prawdy dla modeli skończonych, które wyrażalne są w logice modalnej. Wprowadzamy logikę modalną SL, której aksjomaty odzwierciedlają własności przybliżonych predykatów prawdy. Pokazujemy, że logika SL jest logiką przybliżonych predykatów prawdy -- dowodzimy twierdzenia analogicznego do twierdzenia o pełności dla logiki GL udowodnionego przez Solovaya

    Searching the space of representations: reasoning through transformations for mathematical problem solving

    Get PDF
    The role of representation in reasoning has been long and widely regarded as crucial. It has remained one of the fundamental considerations in the design of information-processing systems and, in particular, for computer systems that reason. However, the process of change and choice of representation has struggled to achieve a status as a task for the systems themselves. Instead, it has mostly remained a responsibility for the human designers and programmers. Many mathematical problems have the characteristic of being easy to solve only after a unique choice of representation has been made. In this thesis we examine two classes of problems in discrete mathematics which follow this pattern, in the light of automated and interactive mechanical theorem provers. We present a general notion of structural transformation, which accounts for the changes of representation seen in such problems, and link this notion to the existing Transfer mechanism in the interactive theorem prover Isabelle/HOL. We present our mechanisation in Isabelle/HOL of some specific transformations identified as key in the solutions of the aforementioned mathematical problems. Furthermore, we present some tools that we developed to extend the functionalities of the Transfer mechanism, designed with the specific purpose of searching efficiently the space of representations using our set of transformations. We describe some experiments that we carried out using these tools, and analyse these results in terms of how close the tools lead us to a solution, and how desirable these solutions are. The thorough qualitative analysis we present in this thesis reveals some promise as well as some challenges for the far-reaching problem of representation in reasoning, and the automation of the processes of change and choice of representation

    Iannis Xenakis and Sieve Theory: An Analysis of the Late Music (1984-1993)

    Get PDF
    This thesis is divided in three parts, the first two of which are theoretical and the third analytical. Part I is an investigation of lannis Xenakis's general theory of composition, the theory of outside-time musical structures. This theory appears in many of Xenakis's writings, sometimes quite idiosyncratically. The aim of this part is to reveal the function of the non-temporal in Xenakis's musical structures, by means of a historical approach through his writings. This exploration serves to unveil certain aspects discussed more thoroughly through a deconstructive approach. The deconstructive is demonstrated in the classification of musical structures and aims partly at showing the nature of Time in Xenakis's theory. Part II is preoccupied with Xenakis's Sieve Theory. In the earlier writings on Sieve Theory he presented a slightly different approach than in the later, where he also provided an analytical algorithm that he developed gradually from the mid1980s until 1990. The rationale of this algorithm and the pitch-sieves of 1980-1993 guides Part III, which is preoccupied with a methodology of sieve analysis, its application, and an exploration of the employment of sieves in some of Xenakis's compositions of the 1980s. When possible, the analysis takes in consideration the pre-compositional sketches, available at the Archives Xenakis, Bibliotheque Nationale de France. The sketches reveal aspects of the application of Sieve Theory, not included in Xenakis's theoretical writings. As with the application of other theories, Xenakis progressed to less formalised processes. However, this does not mean that Sieve Theory ceased to inform the process of scale-construction. As the conclusion of this dissertation indicates, he employed Sieve Theory in order to achieve structures that conform to his general aesthetic principles that relate to various degrees of symmetry and periodicity
    corecore