इस उत्तर में यह माना जाता है कि ट्यूरिंग मशीनों में दोनों तरह के अनंत टेप होते हैं। दावे एक तरफ़ा अनंत टेपों के लिए नहीं हैं।
मुझे पहले भाषाओं के वर्ग को परिभाषित करने दें सी'3C′33 राज्यों के साथ एक-टेप ट्यूरिंग मशीनों द्वारा निर्णायक सभी भाषाओं की श्रेणी के रूप में (सी3C33 भाषाओं के साथ एक-टेप ट्यूरिंग मशीनों द्वारा पहचानने योग्य भाषाओं के वर्ग के रूप में परिभाषित किया गया था )। मैंने क्लास शुरू कीसी'3C′3 क्योंकि मेरे मूल उत्तर में, मैंने अनजाने में कक्षाओं को स्वैप कर दिया था सी3C3 तथा सी'3C′3 (मैंने केवल कक्षा पर विचार किया सी'3C′3)।
यह उत्तर @MarzioDeBiasi के उत्तर का पूरक है। उन्होंने दिखाया कि कक्षाएंसी3C3 तथा सी'3C′3CFL में सम्मिलित नहीं हैं और इस प्रकार काफी रोचक भाषाएं हैं। हालांकि, जैसा कि मैं इस पोस्ट में दिखाऊंगा, प्रत्येक भाषाएलL में सी'3C′3 संपत्ति है कि सेट है {1n;n∈एन∖{0}}{1n;n∈N∖{0}} या तो अंदर है एलL या इसके पूरक में एलसीLC। इस प्रकारसी'3C′3भी बहुत प्रतिबंधक है, उदाहरण के लिए। इसमें केवल तुच्छ एकता भाषाएँ शामिल हैं{}{}, {ε}{ε}, {1n;n∈एन}{1n;n∈N} तथा {1n;n∈एन∖{0}}{1n;n∈N∖{0}}। कक्षासी3C3इसमें थोड़ी अधिक असमान भाषाएँ हैं। हालाँकि, यह माना जाता है कि यदिएल∈सी3L∈C3 तथा 1n∈एल1n∈L के लिये n≥1n≥1, फिर 1म∈एल1m∈L सबके लिए म≥nm≥n। एक सरल शब्दकोष यह है कि सभी नियमित भाषाएं नहीं हैंसी3C3 न में सी'3C′3। भाषा भी{1}{1} इसमें नहीं है सी3C3 न में सी'3C′3।
दावे के बारे में (बोल्ड में) सी'3C′3, यह साबित करने के लिए पर्याप्त है कि एक-टेप ट्यूरिंग मशीन मM 3 राज्यों के साथ जो हमेशा रुका रहता है या तो स्वीकार करता है या सभी तार को अस्वीकार करता है {1n;n∈एन∖{0}}{1n;n∈N∖{0}}। मान लीजिए कि प्रपत्र की एक स्ट्रिंग1n1n, n∈एन∖{0}n∈N∖{0}को दिया जाता है मM। तीन मामले हैं:
1) जबमM 1 पढ़ता है, यह स्वीकार या अस्वीकार करता है।
२) जबमM1 पढ़ता है, यह सिर को बाईं ओर ले जाता है। अगर हम चाहेंमMइस इनपुट को रोकने के लिए, इसे खाली प्रतीक पर दाईं ओर स्वीकार या अस्वीकार करना होगा। इसलिए, यह कभी भी टेप के प्रारंभिक सेल के दाईं ओर सेल का दौरा नहीं करता है। यदि ऐसा होता है, तो यह इनपुट 1 पर हमेशा के लिए चलेगा।
३) जबमM1 पढ़ता है, यह सिर को दाईं ओर ले जाता है। इसके बाद ऐसा होता हैnn कदम, टेप की सामग्री है एnAn कहाँ पे एA टेप वर्णमाला और के सिर से कुछ प्रतीक है मM अंतिम के दाईं ओर सबसे बाईं ओर खाली प्रतीक है एA। अगर हम चाहेंमMइस इनपुट को रोकने के लिए, इसे खाली प्रतीक पर बाईं ओर स्वीकार या अस्वीकार करना होगा। के रूप में 2), के प्रमुखमM अब सीधे दाईं ओर बाईं ओर सेल पर कभी नहीं जाएगा एA। अगर ऐसा होता, तोमM इनपुट 1 पर हमेशा के लिए चलेगा।
यह स्पष्ट है कि तीनों मामलों में मM सेट से सभी तार स्वीकार करता है {1n;n∈एन∖{0}}{1n;n∈N∖{0}} या यह उन सभी को अस्वीकार करता है।
दावे का प्रमाण (बोल्ड में) सी3C3ऊपर के रूप में एक ही पंक्ति का अनुसरण करता है। हम एक-टेप 3-स्टेट ट्यूरिंग मशीन लेते हैंमM यह एक स्ट्रिंग स्वीकार करता है 1n1n कुछ के लिए n≥1n≥1। मान लीजिएमM एक इनपुट दिया गया है 1म1m के लिये म≥nm≥n। हमें यह साबित करना होगामMइस इनपुट को स्वीकार करता है। हमारे पास 3 मामले हैं:
1) जबमM 1 पढ़ता है, यह स्वीकार करता है।
२) जबमM1 पढ़ता है, यह सिर को बाईं ओर ले जाता है। चूंकिमM इनपुट स्वीकार करता है 1n1n, इसे खाली प्रतीक पर दाईं ओर स्वीकार या स्थानांतरित करना होगा। इसलिए, यह कभी नहीं जाता हैnnप्रारंभिक सेल के दाईं ओर वें सेल। यदि ऐसा होता है, तो यह इनपुट पर हमेशा के लिए चलेगा1n1n।
३) जबमM1 पढ़ता है, यह सिर को दाईं ओर ले जाता है। इसके बाद ऐसा होता हैमm कदम, टेप की सामग्री है एमAm कहाँ पे एA टेप वर्णमाला और के सिर से कुछ प्रतीक है मM अंतिम के दाईं ओर सबसे बाईं ओर खाली प्रतीक है एA। चूंकिमM इनपुट स्वीकार करता है 1n1n, इसे खाली प्रतीक पर बाईं ओर स्वीकार या स्थानांतरित करना होगा। के रूप में 2), के प्रमुखमM अब कभी नहीं जाएंगे nnवें कोशिका दाईं ओर बाईं ओर एA। यह इनपुट पर है1n1n, मM प्रारंभिक सेल के सीधे छोड़ दिए गए सेल पर नहीं जाता है, क्योंकि इसमें रिक्त प्रतीक होता है और यदि वह इसे पढ़ेगा, तो यह हमेशा के लिए चलेगा।
यह स्पष्ट है कि तीनों मामलों में मM सेट से सभी तार स्वीकार करता है {1म;म≥n}{1m;m≥n}।