数学百科

解析分层

2023-06-05

英文

analytical hierarchy

简介

亦称解析谱系.按照量词复杂性对解析关系所作的递归论分层.与算术分层类似,任何解析关系可以用算术关系加上有穷个交替出现的二阶函数量词ᗄ′与∃′表示,依照量词个数,可以将该解析关系纳入具体的解析分层Σ1n或π1n中.形式地,具体的解析分层Σ1n,π1n,Δ1n可递归定义如下:

1.Σ10=π10={R:R为算术关系}.

2.Σ1n+1={(∃′f)R(f,f1,f2,…,fk,x1,x2,…,xm):R∈π1n}.

3.π1n+1={(ᗄ′f)R(f,f1,f2,…,fk,x1,x2,…,xm):R∈Σ1n}.

4.Δ1n=Σ1n∩π1n.

Σ1n,π1n与Δ1n中的关系分别称为Σ1n关系、π1n关系与Δ1n关系,此外,Δ1w定义为:∪{Σ1n∪π1n:n∈ω},即所有解析关系的集合.实际上,Σ1n关系可表示成形如

R(f1,f2,…,fn,fn+1,…,fn+p,          x1,x2,…,xq)

的关系;π1n关系则可表示成形如

R(f1,f2,…,fn,fn+1,fn+2,…,          fn+p,x1,x2,…,xq)

的关系.其中f1,f2,…,fn+p为函数变元,x1,x2,…,xq为个体变元,R为算术关系.因此由∃′开始的n个交替出现的二阶量词称为Σ1n前缀,由ᗄ′开始的n个交替出现的二阶量词称为π1n前缀.此外,对n≥1,Σ1n关系可表示成下形范式:

(∃′f1)(ᗄ′f2)…(Q1nfn)(Q0x)

R(f1,…,fn,fn+1,…,fn+p,x,x1,…,xq),

其中若n为偶数,Q1n为ᗄ′,Q0为∃0;若n为奇数,Q1n为∃′,Q0为ᗄ0;而R为递归关系.π1n关系也可表示成以ᗄ′开头的类似表达式.解析分层还具有如下封闭性:

1.Σ1n,π1n,Δ1n对合取、析取运算与一阶量词封闭.

2.Δ1n对否定运算封闭.

3.R∈Σ1n,当且仅当ᒣR∈π1n;

 R∈π1n,当且仅当ᒣR∈Σ1n.

4.对n≥1,Σ1n对二阶量词∃′封闭,π1n对二阶量词ᗄ′封闭.

关于解析分层的其他性质,参见“解析枚举定理”、“解析分层定理”.此外,与算术分层不同,Δ11≠Σ10=π10=Δ10,Δ11的关系称为超算术关系.