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Übungsaufgaben - Berechenbarkeitsbegriff

Definition der Berechenbarkeit
Eine Funktion f ist berechenbar, wenn es einen Algorithmus gibt, der für jedes x \in D(f) den zugehörigen Funktionswert f(x) effektiv* ermittelt.

*Effektiv bedeutet, dass nicht zwingend ein entsprechendes Programm vorliegen muss.

Aufgabe 1

Unzulängliches (wenigstens) für Computer

  • es fehlt eine Beschreibungssprache \Rightarrow nicht maschinell verarbeitbar
  • Probleme/Aufgaben sind oft komplex und besitzen viele (abhängige) Parameter
  • Beispiele: "Gefallen ihr die Blumen?", "Werden alle Ostereier dieses Jahr verkauft?"
  • mögliche Verkleinerung dieser Probleme (Problemklasse): Einsatz von KI, Simulationen, Wahrscheinlichkeitsrechnung

Praktisch Unmöglich

  • das sind Probleme die maschinell beschreibbar, jedoch aufgrund begrenzter Ressourcen nicht effizient lösbar sind.
  • Beipsiele: n-Damen-Problem, Traveling-Salesman-Problem in großen Dimensionen und mit mehreren Parametern (z.B. Zeitpunkte), Stundenplan-Problem



Wdh. abzählbar unendliche Menge Ist eine bijektive Abbildung der natürlichen Zahlen auf eine Menge M (es reicht auch schon surjektiv)

Cantor 1. Art

Ist ein mathematisches Beweisverfahren, mit dem man zeigen kann, dass die Menge der rationalen Zahlen abzählbar unendlich ist.

Am Beispiel von A^*:

Alphabet: A=\{a,b,c\}

A^* wird längen-lexikografisch geordnet:

A^*=\{\epsilon,a,b,c,aa,ab,ac,ba,bb,ba,ca,cb,cc,...\}

Die Menge A^* lässt sich in Gruppen unterteilen:

Gruppe 1: \epsilon

Gruppe 2: a,b,c

Gruppe 3: aa,ab,ac,ba,bb,ba,ca,cb,cc

Die Länge der Gruppen entspricht der Kardinalität von A\text{: }|A|^{\text{Ordnungsnummer der Gruppe}}

So geordnet lässt sich jedem Element von A^* Element der natürlichen Zahlen zuordnen.

Diese Zuordnung ist bijektiv \Rightarrow A^* ist abzählbar unendlich