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Neo

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1

Sunday, February 25th 2007, 7:56pm

GTI, WS 2006/2007, Übung4

http://www.thi.uni-hannover.de/lehre/ws0…ngsblatt_04.pdf

Hierzu hätte ich Mal eine Frage zur 3. Aufgabe:
Wie kann man zeigen, dass es keinen Kellerautomat gibt, der
die Fibonacci Wörter akzeptiert?

Evntl. mit Pumping Lemma (uvwxy-theorem)? Oder gibt es eine einfachere Lösung?

Ersteres führte mich auf das Problem, die Fibonacci
Wörter nach (1) und (2) zu zerlegen, d.h.
eine Zerlegung nach Definition zu finden, so dass
(1) |vx| > 1 und
(2) |vwx| <= n

gilt.

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2

Sunday, February 25th 2007, 8:17pm

RE: GTI, WS 2006/2007, Übung4

Quoted

Original von Neo
http://www.thi.uni-hannover.de/lehre/ws0…ngsblatt_04.pdf

Hierzu hätte ich Mal eine Frage zur 3. Aufgabe:
Wie kann man zeigen, dass es keinen Kellerautomat gibt, der
die Fibonacci Wörter akzeptiert?

Evntl. mit Pumping Lemma (uvwxy-theorem)? Oder gibt es eine einfachere Lösung?
Das Pumping-Lemma ist schon der richtige Ansatz. Der Beweis wird dann wie üblich indirekt geführt. Man nimmt also an, die Sprache der Fibonacci-Wörter wäre kontextfrei. Dann gilt das Pumping-Lemma für kontextfreie Sprachen und es gibt eine entsprechende Zerlegung.

Hinweis 1: Die Länge des i-ten Fibonacci-Wortes entspricht genau der Fibonacci-Zahl F_i.
Hinweis 2: Wie verhält sich der Term F_{i + 1} - F_i für wachsendes i? Wird diese Differenz kleiner, größer, bleibt sie gleich groß, oder ...?
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Neo

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3

Monday, February 26th 2007, 1:35am

Quoted

Wie verhält sich der Term F_{i + 1} - F_i für wachsendes i? Wird diese Differenz kleiner, größer, bleibt sie gleich groß, oder ...?


Die Differenz entspricht genau der Zahl F_{i - 1}, da die F_{i + 1} aus der Summe der vorigen beiden
gebildet wird.

Aber was bringt das für meinen Beweis zu wissen, dass die Differenz immer
größer wird?

Edit: Reicht es nicht einfach zu sagen, dass Kellerautomaten nicht zählen können?
Edit2: Also, sie wissen nicht, wieviele Zeichen bereits gelesen oder geschrieben wurden.
Somit können Kellerautomaten auch keine Fibonacci-Wörter erkennen. Sie können die Länge
des Wortes nicht mit der i-ten Fibonacci-Zahl vergleichen (im gegensatz zu Turing-
Maschinen)

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hyperion

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4

Monday, February 26th 2007, 6:45am

Ich würde sagen, dass es das selbe ist wie mit L={w^k | k ist eine Quadratzahl}. Dies funktioniert auch nicht, da k nicht immer eine Quadratzahl ist. Daher würde ich annehmen, dass der Automat auch nicht immer auf die nächste Fibonacci Zahl kommt, sondern auch einmal zwischen zwei Zahlen und damit funktioniert es nicht mehr.
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5

Monday, February 26th 2007, 8:09am

Quoted

Original von Neo
Aber was bringt das für meinen Beweis zu wissen, dass die Differenz immer
größer wird?
Da solltest Du selber drüber nachdenken. :) Hat was mit dem "Aufpumpen" zu tun. Schau Dir mal hyperions Kommentar an.

Quoted

Edit: Reicht es nicht einfach zu sagen, dass Kellerautomaten nicht zählen können?
Nein. In dieser Aufgabe ist ein mathematischer Beweis gefragt. Und die vage Aussage "das geht halt nicht" ist alles andere als ein Beweis. Die menschliche Intuition liegt bei solchen Sachen gerne mal daneben. Deswegen ist eine unwiderlegbare Argumentation so wichtig.
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6

Monday, February 26th 2007, 4:07pm

Vielen Dank. Ich glaube, jetzt habe ich genug Grundwissen, um diese Aufgabe
zu lösen.

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7

Monday, February 26th 2007, 4:21pm

Quoted

Original von hyperion
Ich würde sagen, dass es das selbe ist wie mit L={w^k | k ist eine Quadratzahl}. Dies funktioniert auch nicht, da k nicht immer eine Quadratzahl ist. Daher würde ich annehmen, dass der Automat auch nicht immer auf die nächste Fibonacci Zahl kommt, sondern auch einmal zwischen zwei Zahlen und damit funktioniert es nicht mehr.


In dieser Richtung habe ich auch schon überlegt... Leider ist es schwierig, es formal
hinzuschreiben.

Neo

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8

Monday, February 26th 2007, 4:27pm

Quoted

Da solltest Du selber drüber nachdenken. Hat was mit dem "Aufpumpen" zu tun. Schau Dir mal hyperions Kommentar an.


Kellerautomaten akzeptieren beliebig lange Wörter, da man für i beliebige (natürliche)
Zahlen einsetzen kann. Die Schwierigkeit in dieser Aufgabe besteht, denke ich, nicht
in der Lösung des Problems selbst, sondern in der korrekten Formulierung der
Lösung (wie so oft in der theoretischen Informatik).

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Arne

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9

Monday, February 26th 2007, 5:03pm

Probier doch mal zu überlegen, inwiefern die Länge eines solchen Fibonacci-Wortes sich bei aufeinanderfolgenden Wörtern ändert...
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Neo

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10

Monday, February 26th 2007, 6:31pm

Die Differenz zweier aufeinanderfolgender Wörter ist wieder eine Fibonacci Zahl.

Edit: Dann müssten die i aus dem Pumping Lemma auch Fibonacci Zahlen sein?
Ich sehe hier einen Widerspruch, weil die i's aus dem Pumping-Lemma beliebige natürliche
Zahlen sind.

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hyperion

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11

Monday, February 26th 2007, 6:41pm

Ja, da das Pumping-Lemma ja für alle i gelten muss und nicht nur für Quadrat- oder Fibonaccizahlen.
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Arne

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12

Monday, February 26th 2007, 7:11pm

Fibonacci-Zahlen sind natürliche Zahlen, das ist also nicht die Begründung. Vielleicht solltet ihr mal überlegen, inwieweit das Wachstum der Wortlängen mit dem Pumping Lemma machbar ist.
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13

Wednesday, February 28th 2007, 5:07pm

Quoted

Original von Arne
Fibonacci-Zahlen sind natürliche Zahlen, das ist also nicht die Begründung. Vielleicht solltet ihr mal überlegen, inwieweit das Wachstum der Wortlängen mit dem Pumping Lemma machbar ist.


Es ist nicht machbar, da mit dem Pumping Lemma Wörter beliebiger Länge gemacht
werden können. Jedenfalls sind da auch Wörter drinnen, deren länge nicht einer
Fibonacci Zahl entspricht.

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14

Thursday, March 1st 2007, 10:51am

Quoted

Original von Neo
Es ist nicht machbar, da mit dem Pumping Lemma Wörter beliebiger Länge gemacht
werden können. Jedenfalls sind da auch Wörter drinnen, deren länge nicht einer
Fibonacci Zahl entspricht.
An der Formulierung dieser Aussage solltest Du noch etwas arbeiten. Ich ahne zwar, daß Du das richtige meinst, aber verständlich ist es bei weitem nicht.

Gerade in der Klausur (und erst recht im späteren Berufsleben) sollten Aussagen schon so präzise formuliert werden, daß andere sie auch verstehen können. Und das sollte man üben. :)
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15

Thursday, March 1st 2007, 7:19pm

Kannst du vielleicht bisschen konkreter sagen, was genau an meiiner Aussage nicht
verständlich ist?

Edit: Ich gebe mir zwar schon Mühe, mich verständlich auszudrücken, ohne immer gleich
Romane zu posten, aber dann möchte ich mal wissen, was verständlich bedeutet.

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Arne

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16

Thursday, March 1st 2007, 8:13pm

Versuch doch das ganze mal ein wenig mathematischer und formaler auf den Punkt zu bringen. Inwiefern ist die Länge der Fibonacci-Wörter gegeben? Welches Problem entsteht, wenn man beim Lemma pumpt? Welche Struktur haben die Wörter, die durch das Pumpen entstehen? Oft hilft es auch, dass ganze zu ausführlich zu erklären. Dann wird einem auch manchmal deutlich, dass man die Sache vielleicht doch nicht ganz verstanden hat.
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Neo

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17

Thursday, March 1st 2007, 8:15pm

Hm, joa. Ich denke, ich werde mir das ganze nochmal durch den Kopf gehen lassen.

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18

Thursday, March 1st 2007, 8:21pm

Quoted

Original von Arne
Inwiefern ist die Länge der Fibonacci-Wörter gegeben?


Das Hauptproblem stellt sich für mich in der Zerlegung der Fibonacci in uvwxy wie
im Pumping Lemma.

Die Frage ist nämlich, ob eine solche Zerlegung überhaupt existiert. Ich vermute, nein.

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19

Thursday, March 1st 2007, 8:48pm

Vermutungen sind immer so eine Sache... ;) Wenn Du darüber keinen Weg findest, musst Du Dir was anderes überlegen. Vielleicht findest Du ja eine andere Argumentation, weshalb das nicht klappen kann.
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20

Thursday, March 1st 2007, 9:18pm

Kommt eine Aufgabe mit so einem Schwierigkeitsgrad auch in der Klausur dran?