Кіріспе

Математикадағы сипаттамалық жиын теориясында Уодж дәрежелері — нақты сандар жиындарының күрделілік деңгейлері болып табылады. Жиындар үздіксіз түрлендіру арқылы салыстырылады. Уодж иерархиясы — Уодж дәрежелерінің құрылымы. Бұл түсініктер Уильям У. Уоджтың есімімен аталады.

Құйықтың деңгейі

Алдымен, және - Бейр кеңістігі ωω-ның кіші жиынтықтары деп алайық. Онда, егер ωω-да үздіксіз функция болса, онда ≤W немесе ≤W болады. Уодж тәртібі – Бейр кеңістігінің кіші жиынтықтарындағы алдын ала тәртіп немесе квази-тәртіп. Осы алдын ала тәртіп бойынша жиынтықтардың эквиваленттік кластары Уодж дәрежесі деп аталады, ал жиынтықтың дәрежесі []W арқылы белгіленеді. Уодж тәртібімен реттелген Уодж дәрежелерінің жиынтығы Уодж иерархиясы деп аталады. Уодж дәрежелерінің қасиеттеріне олардың анықтамалық тұрғыдан берілген күрделілік өлшемдерімен сәйкестігі жатады. Мысалы, егер ≤W және ашық жиынтықтардың саналатын қиылысы болса, онда солай болады. Бұл Борел иерархиясының барлық деңгейлері мен айырмашылық иерархиясы үшін де осылай жұмыс істейді. Уодж иерархиясы айқындалу аксиомасының модельдерінде маңызды рөл атқарады. Уодж дәрежелеріне компьютерлік ғылымнан да қызығушылық туындайды, онда кейбір мақалалар Уодж дәрежелерінің алгоритмдік күрделілікке қатысы бар екенін ұсынады. Уодж леммасы, айқындалу аксиомасы (AD) бойынша, Бейр кеңістігінің кез келген екі кіші жиынтығы үшін ≤W немесе ≤W ωω болады деп мәлімдейді. Уодж леммасы Γ жиындары үшін орындалады деген тұжырым, Γ үшін жартылай сызықтық реттеу принципі немесе SLO(Γ) болып табылады. Кез келген жартылай сызықтық рет, толықтырулар бойынша эквиваленттік кластарға сызықтық рет анықтайды. Уодж леммасын кез келген Γ нүктелік класына жергілікті түрде қолдануға болады, мысалы, Борел жиынтықтары, Δ1n жиынтықтары, Σ1n жиынтықтары немесе Π1n жиынтықтары. Бұл Γ жиынтықтарының айырмашылықтарының айқындалуынан туындайды. Борелдік айқындалу ZFC-де дәлелденгендіктен, ZFC Борел жиынтықтары үшін Уодж леммасын білдіреді. Уодж леммасы есептеу теориясынан алынған конус леммасына ұқсас.

Уодж және Липшиц ойындары арқылы Уодж леммасы

Уодж ойыны — Уильям Уодж ашқан қарапайым шексіз ойын (William Wadge). Ол Байр кеңістігінің кіші жиындары үшін үздіксіз қысқарту ұғымын зерттеу үшін қолданылады. Уодж 1972 жылға дейін ойындар арқылы Байр кеңістігі үшін Уодж иерархиясының құрылымын талдаған, бірақ бұл нәтижелерді көп уақыттан кейін ғана докторлық диссертациясында жариялаған. Уодж ойынында I және II ойыншылар кезекпен бүтін сандарды таңдайды, ал ойынның нәтижесі I және II ойыншылар жасаған x және y тізбектері тиісінше A және B жиындарында бар-жоғын тексеру арқылы анықталады. Егер нәтиже екі ойыншы үшін де бірдей болса, яғни x жиынында болса және тек қана y жиынында болса, II ойыншы жеңеді. Кейде бұл ойын Липшиц ойыны деп те аталады, ал II ойыншының шектеулі реттерде өту мүмкіндігі бар нұсқасы Уодж ойыны деп аталады. Ойынның шешілгенін болжайық. Егер I ойыншының жеңіске жететін стратегиясы болса, онда бұл үздіксіз (тіпті Липшиц) функцияны анықтайды, ол жиынын жиынының толықтыруына дейін қысқартады, ал егер II ойыншының жеңіске жететін стратегиясы болса, онда жиынынан жиынына дейін қысқарту болады. Мысалы, II ойыншының жеңіске жететін стратегиясы бар делік. Кез келген x тізбегін, I ойыншы x тізбегімен ойнаса, ал II ойыншы жеңіске жететін стратегиясын орындаса, сол кезде пайда болатын y тізбегіне бейімдеңіз. Бұл f (x) жалғастығын анықтайды, мұнда x жиынында болса және тек қана f(x) жиынында болады.

Уодж иерархиясының құрылымы

Мартин мен Монк 1973 жылы AD шарты Уодж кеңістігі үшін Уодж ретінің жақсы негізделгенін дәлелдеді. Сондықтан AD бойынша, Уодж кластары толықтырулар бойынша модульдік құдықтар ретін құрайды. Жинақтың Уодж рангі – толықтырулар бойынша Уодж дәрежелері жиынтығының []W-ден тікелей төмен орналасқан жиынтығының рет түрі. Уодж иерархиясының ұзындығы Θ екені көрсетілді. Уодж сондай-ақ Борель жиындарымен шектелген Уодж иерархиясының ұзындығы φω1(1) (немесе нотацияға байланысты φω1(2) екенін дәлелдеді), мұнда φγ – ω1 базасы бойынша γ-шы Веблен функциясы (әдеттегі ω орнына). Уодж леммасына келетін болсақ, бұл анықталу аксиомасын қабылдағанда, кез келген нүктелік Γ класы үшін орындалады. Әр жиынға Уодж иерархиясындағы тікелей төмен жиындардың жиынтығын қоссақ, ол нүктелік класты құрайды. Балама ретінде, әр ординал α ≤ θ үшін α сатысынан бұрын пайда болатын жиындардың Wα жиыны нүктелік класс болып табылады. Керісінше, әрбір нүктелік класс белгілі бір α-ға тең. Нүктелік класс толықтыру бойынша жабық болса, ол өзіне-дуальды деп аталады. Wα өзіне-дуальды екені, егер және тек қана α 0-ға тең болса, жұп өсуші ординал немесе санаулы кофиналдылық лимит ординалы болса, көрсетілуі мүмкін.

Степенің басқа ұғымдары

Үздіксіз функцияларды сәйкестік функциясын қамтитын және композиция бойынша жабық F функцияларының кез келген класымен алмастыру арқылы ұқсас қысқарту және дәреже түсініктері туындайды. Егер F класындағы кейбір функция үшін болса, онда ≤F деп жазылады. Мұндай функциялардың кез келген класы Байр кеңістігінің кіші жиындықтарындағы алдын ала тәртіпті анықтайды. Липшиц функцияларымен берілген дәрежелер Липшиц дәрежелері, ал Борел функцияларынан алынған дәрежелер Борел-Вадж дәрежелері деп аталады.