ADMISSIBLE ORDERING ON MONOMIALS IS WELL-FOUNDED: A CONSTRUCTIVE PROOF

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

In this paper, we consider a constructive proof of the termination of the normal form (NF) algorithm for multivariate polynomials, as well as the related concept of admissible ordering < on monomials. In classical mathematics, the well-quasiorder property of relation < is derived from Dickson’s lemma, and this is sufficient to justify the termination of the NF algorithm. In provable programming based on constructive type theory (Coq and Agda), a somewhat stronger condition (in constructive mathematics) of the wellfoundedness of the ordering (in its constructive version) is required. We propose a constructive proof of this theorem (T) for < , which is based on a known method that we refer to here as the “pattern method.” This theorem on the well-foundedness of an arbitrary admissible ordering is also important in itself, independently of the NF algorithm. We are not aware of any other works on constructive proof of this theorem. However, it turns out that it follows, not very difficultly, from the results achieved by other researchers in 2003. We program this proof in the Agda language in the form of our library AdmissiblePPO-wellFounded of provable computational algebra programs. This development also uses the theorem to prove termination of the NF algorithm for polynomials. Thus, the library also contains a set of provable programs for polynomial algebra, which is significantly larger than that needed to prove Theorem T.

About the authors

S. D. MESHVELIANI

Ailamazyan Program Systems Institute, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: mechvel@scico.botik.ru
Pereslavsky District, Yaroslavl Oblast, Russia

References

  1. Гаранина Н.О. Общие знания в хорошо структурированных системах с абсолютной памятью // Модел. и анализ информ. Систем. 2013. Т. 20. № 6. С. 10–21.
  2. Ершов Ю.Л., Палютин Е.А. Математическая логика. 6-e изд., испр. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2011. 356 с. ISBN 978-5-9221-1301-4.
  3. Мешвелиани С.Д. O зависимых типах и интуиционизме в программировании математики // В электронном журнале Программные системы: теория и приложения. 2014. Т. 5. Вып. 3. С. 27–50. http://psta.psiras.ru/read/psta2014_3_27-50.pdf
  4. Мешвелиани С.Д. AdmissiblePPO-wellFounded – программа на языке Agda формального конструктивного доказательства леммы Диксона и теоремы о вполне-заданности допустимого упорядочения на мономах многочленов. Институт программных систем РАН, Переславль-Залесский, 2022, www.botik.ru/pub/local/Mechveliani/inAgda/admissiblePPO-wellFounded.zip
  5. Martin-Mateos F.J., Alonso J.A., Hidalgo M.J., Ruiz-Reina J.L. A Formal Proof of Dickson’s Lemma in ACL2. M.Y. Vardi and A. Voronkov (Eds.): LPAR 2003, LNAI 2850. 2003. P. 49–58.
  6. Agda. A proof assistant. A dependently typed functional programming language and its system. http://wiki.portal.chalmers.se/agda/pmwiki.php.
  7. Norell U. Dependently Typed Programming in Agda. AFP 2008: Advanced Functional Programming, Lecture Notes in Computer Science, vol. 5832, Springer, Berlin–Heidelberg, 2008. P. 230–266.
  8. Бухбергер Б. Базисы Грёбнера. Алгоритмический метод в теории полиномиальных идеалов. В сборнике “Компьютерная алгебра”, редакторы Б. Бухбергер, Дж. Коллинз, Р. Лоос. Перевод с английского. Москва, МИР, 1986. С. 331–372.
  9. Coquand Th. and Persson H. Gröbner Bases in Type Theory. 1998. 13 p. https://www.researchgate.net/publication/221186683_Grobner_Bases_in_Type_Theory
  10. Théry L. A Machine-Checked Implementation of Buchberger’s Algorithm // Journal of Automated Reasoning. 2001. V. 26. P. 107–137.
  11. Romanenko S.A. Proof of Higman’s Lemma (for two letters) Formalized in Agda. In Russian. Июль 2017. https://pat.keldysh.ru/roman/doc/talks/2017_Romanenko__Higman’s_lemma_for_2_letters_in_Agda_ru__slides.pdf Agda program for the proof: https://github.com/sergei-romanenko/agda-Higman-lemma, in the folder Berghofer.
  12. Robbiano L. Term orderings on the polynomial ring. Proc. EUROCAL ’85 European Conference on Computer Algebra. Linz 1985, Springer Leer. Notes Comp. Sei. 1986. V. 204. P. 513–517.
  13. Curry H.B., Feys R. Combinatory Logic, vol I. Amsterdam, North-Holland, 1958. 417 p.
  14. Howard W.A. The formulae-as-types notion of construction. To H.B. Curry: Essays on Combinatory Logic, Lambda Calculus and Formalism. Boston, Academic Press, 1980. P. 479–490.
  15. Марков А.А. О конструктивной математике. Проблемы конструктивного направления в математике. 2. Конструктивный математический анализ, Сборник работ, Тр. МИАН СССР, 67, Изд-во АН СССР, М.–Л., 1962. С. 8–14.
  16. Per Martin-Loef. Intuitionistic type theory. Bibliopolis, ISBN 88-7088-105-9. 1984. 91 p.
  17. Stricland Neil P. Euclid’s theorem. An annotated proof in Agda that there are infinitely many primes. https://nextjournal.com/agda/euclid-theorem
  18. Vytiniotis D., Coquand Th., Wahlstedt D. Stop When You Are Almost Full. Adventures in Constructive Termination // ITP 2012: Interactive Theorem Proving. 2012. P. 250–265.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (10KB)
3.

Download (12KB)
4.

Download (30KB)

Copyright (c) 2023 С.Д. Мешвелиани

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».