diff --git a/Writerside/in.tree b/Writerside/in.tree index 5896eca..0dd2471 100644 --- a/Writerside/in.tree +++ b/Writerside/in.tree @@ -147,6 +147,7 @@ + diff --git a/Writerside/topics/04/Theoretische Informatik/Hausaufgaben/ti_hausaufgabe11.md b/Writerside/topics/04/Theoretische Informatik/Hausaufgaben/ti_hausaufgabe11.md new file mode 100644 index 0000000..7ee7f19 --- /dev/null +++ b/Writerside/topics/04/Theoretische Informatik/Hausaufgaben/ti_hausaufgabe11.md @@ -0,0 +1,97 @@ +# Übungsblatt 11 +> Wenzel Schwan (1125033), Paul Kneidl (1125219), David Schirrmeister (1125746), Michelle Klein (1126422) + +## Aufgabe 1 + +Betrachten Sie die Sprache + +$$ +L = \{ 9^i \mid 1 \leq i \leq 10 \} \cup \{ 11 \cdot (33)^i \cdot 0 \cdot 4^i \cdot 2 \mid i \in \mathbb{N} \} +$$ + +Beachten Sie, dass $0 \notin \mathbb{N}$. + +### 1a) +Das Wort $w = 11 \cdot 333333 \cdot 0 \cdot 444 \cdot 2 \in L$ ist aufpumpbar. +Finden Sie eine Zerlegung $w = u \cdot x \cdot y \cdot z \cdot v$, die dies belegt. +Geben Sie anschließend die aufgepumpten Wörter $w_k := u \cdot x^k \cdot y \cdot z^k \cdot v$ für $k = 0, 2, 3$ an. + +Zerlegung: +- $u = 11 * 33$ +- $x = (33)^2$ +- $y = 0$ +- $z = (4)^2$ +- $v = 4 * 2$ + +Die aufgepumpten Wörter sind: +- $w_0 = 11 * 33 * 0 * 4 * 2 = 1133042$ +- $w_2 = 11 * 33 * 3333 * 0 * 44 * 4 * 2 = 1133333304442$ +- $w_3 = 11 * 33 * 333333 * 0 * 444 * 4 * 2 = 1133333333044442$ + +### 1b) +Geben Sie alle aufpumpbaren Wörter der Sprache $L$ an und begründen Sie, warum diese Wörter aufpumpbar sind. + +Alle Wörter der Form $1133 * (33)^i * 0 * (4)^i * 42$ für $i \in \mathbb{N}$ sind aufpumpbar, da +die Menge undendlich ist, eine regelmäßige Struktur aufweist und sich wiederholende Teile enthält. + +### 1c) +Begründen Sie, warum die restlichen Wörter nicht aufpumpbar sind. + +Wörter aus $9^i | 1 ≤ i ≤ 10$ sind nicht aufpumpbar, da +- Sprache ist endlich (nur 10 Wörter) + - Pumping-Lemma gilt nur für unendliche Sprachen +- Wörter bestehen nur aus einem Symbol (9), daher keine inneren Wiederholungen + +## Aufgabe 2 + +Betrachten Sie die Sprache + +$$ +L = \{ a^i b^j c^i \mid i, j \in \mathbb{N} \} +$$ + +### 2a) +Zeigen Sie, dass jedes $w = a^i b^j c^i$ für $i, j \in \mathbb{N}$ mit $j \geq 2$ 1-beschränkt aufpumpbar ist, indem Sie eine passende Zerlegung $w = u \cdot x \cdot y \cdot z \cdot v$ mit den notwendigen Eigenschaften finden (siehe Definition 7.3 und Folie 20, Kapitel 7). + +- Wenn Pumpung in a/c-Bereich fällt: + - bspw: w = $a^2 b^1 c^2$ + - $u = ε$, $x=a$, $y=ε$, $v= abcc$ + - $w_2 = aaabcc \notin L$, da a nicht mehr symmetrisch zu c ist + - → Wiederspruch: 1-beschränkte Pumpung nicht möglich für alle Wörter +- Pumpen in b + - $w_k = a² b^{1+k} c²$ ∈ L für alle k + - → für j ≥ 1 ist eine 1-beschränkte Pumpung möglich, wenn Pumpung in b-Block erfolgt + +### 2b) +Zeigen Sie, dass jedes $w = a^i b c^i$ für $i \in \mathbb{N}$ mit $i \geq 2$ 3-beschränkt aufpumpbar ist, indem Sie eine passende Zerlegung $w = u \cdot x \cdot y \cdot z \cdot v$ mit den notwendigen Eigenschaften finden (siehe Definition 7.3 und Folie 20, Kapitel 7). + + + +### 2c) +Sei $w$ ein Wort einer Sprache $L'$ (die wir nicht kennen) und sei $w$ $\ell$-beschränkt aufpumpbar für ein $\ell \in \mathbb{N}$. +Ist $w$ dann auch $2\ell$-beschränkt aufpumpbar? Begründen Sie Ihre Antwort kurz. + +## Aufgabe 3 + +Sei $L$ eine endliche Sprache (also $|L| < \infty$). +Erklären Sie, warum die Aussage des Pumping-Lemmas für kontextfreie Sprachen (Theorem 7.3 in den Folien zu Kapitel 7) trivialerweise erfüllt ist. +Geben Sie insbesondere ein passendes $\ell$ an, welches die im Pumping-Lemma erwähnten Eigenschaften erfüllt. + +## Aufgabe 4 + +Betrachten Sie die Sprache + +$$ +L = \{ w \cdot w \mid w \in \{ 0, 1 \}^+ \} +$$ + +### 4a) +Zeigen Sie, dass das Wort $06$ aufpumpbar ist. + +### 4b) +Geben Sie ein möglichst kleines $\ell \in \mathbb{N}$ an, so dass $a^6$ $\ell$-beschränkt aufpumpbar ist. + +### 4c) +Nutzen Sie das Kochrezept aus der Vorlesung (Kapitel 7, Folie 23), um zu zeigen, dass $L$ nicht kontextfrei ist. + +**Bemerkung:** Eine gute Wahl für das Wort in Schritt (3) des Kochrezeptes ist $w = 0^\ell 1^\ell \cdot 0^\ell 1$.