Введение
В теории вычислимости неразрешимая проблема — это тип вычислительной задачи, требующей ответа «да» или «нет», но для которой не существует компьютерной программы, которая всегда давала бы правильный ответ; то есть любая возможная программа иногда давала бы неверный ответ или работала бы бесконечно, не выдавая никакого ответа. Более формально, неразрешимая проблема — это проблема, язык которой не является рекурсивным множеством; см. статью «Разрешимый язык». Существует несчётное множество неразрешимых проблем, поэтому приведённый ниже список неизбежно неполный. Хотя неразрешимые языки не являются рекурсивными языками, они могут быть подмножествами языков, распознаваемых машиной Тьюринга, то есть такие неразрешимые языки могут быть рекурсивно перечислимыми. Многие, если не большинство, неразрешимых проблем в математике можно сформулировать как задачи на слова: определение того, представляют ли две различные последовательности символов (кодирующие некоторую математическую концепцию или объект) один и тот же объект или нет. Об неопределимости в аксиоматической математике см. Список утверждений, неразрешимых в ZFC.
In computability theory, an undecidable problem is a type of computational problem that requires a yes/no answer, but where there cannot possibly be any computer program that always gives the correct answer; that is, any possible program would sometimes give the wrong answer or run forever without giving any answer. More formally, an undecidable problem is a problem whose language is not a recursive set; see the article Decidable language. There are uncountably many undecidable problems, so the list below is necessarily incomplete. Though undecidable languages are not recursive languages, they may be subsets of Turing recognizable languages: i. e., such undecidable languages may be recursively enumerable. Many, if not most, undecidable problems in mathematics can be posed as word problems: determining when two distinct strings of symbols (encoding some mathematical concept or object) represent the same object or not. For undecidability in axiomatic mathematics, see List of statements undecidable in ZFC.
Проблемы в логике
Проблема решения Гильберта. Вывод типов и проверка типов для лямбда-исчисления второго порядка (или эквивалентного). Определение, может ли формула первого порядка в логике графов быть реализована конечным неориентированным графом. Теорема Трахтенброта. Конечное выполнимость неразрешима. Выполнимость клауз Хорна первого порядка.
Проблемы абстрактных машин
Проблема остановки (определение того, останавливается ли машина Тьюринга при заданном входе) и проблема смертности (определение того, останавливается ли она для каждой начальной конфигурации). Определение того, является ли машина Тьюринга чемпионом "занятого бобра" (то есть, является ли она самой долго выполняющейся среди останавливающихся машин Тьюринга с одинаковым количеством состояний и символов). Теорема Райса утверждает, что для всех нетривиальных свойств частичных функций, невозможно решить, вычисляет ли заданная машина частичную функцию, обладающую этим свойством. Проблема остановки для регистровой машины: конечный автомат без входных данных и с двумя счетчиками, которые могут быть увеличены, уменьшены и проверены на равенство нулю. Универсальность недетерминированного автомата с магазинной памятью: определение, принимает ли он все слова. Проблема остановки для системы тегов.
Проблемы с матрицами
Проблема смертной матрицы. Определение, порождает ли конечное множество верхнетреугольных матриц 3 × 3 с неотрицательными целочисленными элементами свободную полугруппу. Определение, имеют ли два конечно порожденных подполугруппы целочисленных матриц общий элемент.
Проблемы в теории комбинаторных групп
Проблема слов для групп. Проблема сопряжённости. Проблема изоморфизма групп.
Проблемы в топологии
Определение того, гомеоморфны ли два конечных симплициальных комплекса. Определение того, является ли конечный симплициальный комплекс (гомеоморфным) многообразию. Определение того, является ли фундаментальная группа конечного симплициального комплекса тривиальной. Определение того, гомеоморфны ли два не просто связных 5-многообразия, или гомеоморфно ли 5-многообразие сфере S⁵.
Проблемы с формальными языками и грамматикой
Проблема соответствия по почте. Определение, генерирует ли контекстно-свободная грамматика все возможные строки или является ли она неоднозначной. Для двух контекстно-свободных грамматик определение, генерируют ли они один и тот же набор строк, или одна генерирует подмножество строк, генерируемых другой, или существует ли вообще строка, генерируемая обеими грамматиками.
Другие проблемы
Проблема определения, может ли заданный набор плиток Ван покрыть плоскость. Проблема определения колмогоровской сложности строки. Десятая проблема Гильберта: проблема определения, имеет ли диофантово уравнение (многомерное полиномиальное уравнение) решение в целых числах. Определение того, является ли заданная начальная точка с рациональными координатами периодической, или она лежит в бассейне притяжения заданного открытого множества, в кусочно-линейном итерированном отображении в двух измерениях или в кусочно-линейном потоке в трех измерениях. Определение того, имеет ли формула лямбда-исчисления нормальную форму. Игра «Жизнь» Конвея: вопрос о том, может ли заданный конечный узор возникнуть из другого заданного начального узора. Правило 110: большинство вопросов вида "может ли свойство X появиться позже" являются неразрешимыми. Проблема определения, имеет ли квантовомеханическая система спектральный зазор. Определение пропускной способности информационно-устойчивого канала конечного автомата. В сетевом кодировании, определение разрешимости сети. Определение того, имеет ли игрок выигрышную стратегию в игре Magic: The Gathering. Планирование в частично наблюдаемом марковском процессе принятия решений. Проблема планирования авиаперелёта из одного пункта назначения в другой с учётом тарифов. В задаче трассировки лучей для трёхмерной системы отражающих или преломляющих объектов, определение, достигнет ли луч, начавшийся в заданной позиции и направлении, в конечном итоге определённой точки. Определение того, достигнет ли траектория частицы идеальной жидкости в трёхмерной области в конечном итоге определённой области пространства.