Кіріспе
Модель теориясының математикалық саласында Эренфюхт-Фраиссе ойыны (кейде "әрі-бері ойындар" деп те аталады) – екі құрылымның элементарлық эквивалентті екенін анықтауға арналған, ойын семантикасына негізделген әдіс. Эренфюхт-Фраиссе ойындарының басты қолданылуы – бірінші реттік логикадағы кейбір қасиеттердің тұжырымдала алмайтындығын дәлелдеуде. Шындығында, Эренфюхт-Фраиссе ойындары бірінші реттік логика үшін тұжырымдала алмайтын нәтижелерді дәлелдеуге толыққанды методология ұсынады. Осы рөлде, бұл ойындар шекті модель теориясында және компьютер ғылымындағы қолданылуларында (әсіресе компьютерлік көмекпен тексеру және деректер базасы теориясы) ерекше маңызға ие, себебі Эренфюхт-Фраиссе ойындары – шекті модельдер контекстінде жарамды болып қалатын модель теориясының сирек әдістерінің бірі. Тұжырымдала алмайтын нәтижелерді дәлелдеуге арналған басқа кеңінен қолданылатын әдістер, мысалы, компакттылық теоремасы, шекті модельдерде жұмыс істемейді. Эренфюхт-Фраиссе сияқты ойындар басқа логикалар үшін де анықталуы мүмкін, мысалы, бекітілген нүкте логикасы және шекті айнымалы логикасы үшін тас ойындары; кеңейтімдері экзистенциалды екінші реттік логикадағы анықтаманы сипаттауға жеткілікті күшті.
is a technique based on game semantics for determining whether two structures
are elementarily equivalent. The main application of Ehrenfeucht–Fraïssé games is in proving the inexpressibility of certain properties in first order logic. Indeed, Ehrenfeucht–Fraïssé games provide a complete methodology for proving inexpressibility results for first order logic. In this role, these games are of particular importance in finite model theory and its applications in computer science (specifically computer aided verification and database theory), since Ehrenfeucht–Fraïssé games are one of the few techniques from model theory that remain valid in the context of finite models. Other widely used techniques for proving inexpressibility results, such as the compactness theorem, do not work in finite models. Ehrenfeucht–Fraïssé like games can also be defined for other logics, such as fixpoint logics and pebble games for finite variable logics; extensions are powerful enough to characterise definability in existential second order logic.
Негізгі идея
Ойынның негізгі идеясы – екі құрылым және екі ойыншы: Спойлер мен Дупликатор. Дупликатор екі құрылымның элементарлық эквивалентті екенін (бірдей бірінші реттік логикалық өрнектерді қанағаттандыратынын) көрсетуге тырысады, ал Спойлер олардың әртүрлі екенін көрсетуге тырысады. Ойын раундтар бойынша өтеді. Әр раунд келесідей жүзеге асырылады: Спойлер бір құрылымнан кез келген элементті таңдайды, ал Дупликатор екінші құрылымнан элементті таңдайды. Жеңілдетіп айтқанда, Дупликатордың міндеті – Спойлер таңдаған элементке «ұқсас» элементті әрқашан таңдау, ал Спойлердің міндеті – екінші құрылымда «ұқсас» элементі жоқ элементті таңдау. Егер екі құрылымнан таңдалған соңғы субструктуралар арасында изоморфизм болса, Дупликатор жеңеді; әйтпесе, Спойлер жеңеді. Ойын белгілі бір қадамдар санымен (әдетте шекті санмен немесе ординалмен) жалғасады.
Теңдестік және сөзбен жеткізбеушілік
Егер Дупликатор барлық шекті n үшін осы ойынды жеңсе, яғни , онда және элементарлық эквивалентті екенін дәлелдеу оңай. Егер қарастырылып отырған қатынас белгілерінің жиынтығы шекті болса, керісі де дұрыс. Егер қасиет үшін шын болса, ал үшін шын болмаса, бірақ Дупликатор үшін жеңіс стратегиясын көрсету арқылы және эквивалентті екенін дәлелдеуге болады, онда бұл қасиет осы ойынмен қамтылған логикада өрнектеле алмайды екенін көрсетеді.