Problems of algorithmic decidability and axiomatizability of finite subset algebra for binary operations

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

We consider algebras of finite subsets under the assumption that theoriginal algebra is an infinite groupoid.For linear spaces over fields of finite characteristic,we prove that the finite subsets algebra is algorithmically equivalent to the first-order arithmetic.We also generalize this result to arbitrary infinite Abelian groups.As a corollary, for many classes of original algebrassuch as Abelian groups, arbitrary groups, monoids, semigroups, and general groupoids,if we consider the corresponding class of all algebras of finite subsets, it is shownthat the theory of the last class has degree of undecidabilitynot smaller than the first-order arithmetic.This also proves thatthe theories of such classes have no recursive axiomatization.For Abelian groups of finite exponent,we show that the theories of the subalgebra lattices are algorithmically undecidableand have no recursive axiomatization;also, for the class of such lattices for groups, monoids, or semigroups,we show that the theory of this class is also undecidable and has no recursive axiomatization.

About the authors

Sergey Mikhailovich Dudakov

Tver State University; HSE University, Moscow

Author for correspondence.
Email: sergeydudakov@yandex.ru
Doctor of physico-mathematical sciences, Associate professor

References

  1. S. Feferman, R. Vaught, “The first order properties of products of algebraic systems”, Fund. Math., 47 (1959), 57–103
  2. A. Mostowski, “On direct products of theories”, J. Symb. Log., 17 (1952), 1–31
  3. Т. Кормен, Ч. Лейзерсон, Р. Ривест, К. Штайн, Алгоритмы: построение и анализ, 3-е изд., Вильямс, М., 2013, 1328 с.
  4. T. Tamura, J. Shafer, “Power semigroups”, Math. Japon., 12 (1967), 25–32
  5. S. Dudakov, B. Karlov, “On decidability of theories of regular languages”, Theory Comput. Syst., 65:3 (2021), 462–478
  6. T. Place, M. Zeitoun, “Separating regular languages with first-order logic”, Log. Methods Comput. Sci., 12:1 (2016), 5, 31 pp.
  7. M. Ferrara, M. Trombetti, “A lattice-theoretic characterization of pure subgroups of Abelian groups”, Ric. Mat., 72:2 (2023), 779–783
  8. S. M. Dudakov, “On undecidability of concatenation theory for one-symbol languages”, Lobachevskii J. Math., 41:2 (2020), 168–175
  9. A. Blumensath, E. Grädel, “Automatic structures”, Proceedings of the 15th annual IEEE symposium on logic in computer science (Santa Barbara, CA, 2000), IEEE Comput. Soc. Press, Los Alamitos, CA, 2000, 51–62
  10. С. М. Дудаков, “Об алгоритмических свойствах алгебры конечных подмножеств некоторых уноидов”, Вестник ТвГУ. Сер. Прикл. матем., 2019, № 4, 108–116
  11. S. M. Dudakov, “On undecidability of subset theory for some monoids”, J. Phys. Conf. Ser., 1902 (2021), 012060, 11 pp.
  12. S. M. Dudakov, “On undecidability of finite subsets theory for torsion Abelian groups”, Mathematics, 10:3 (2022), 533, 14 pp.
  13. А. И. Кострикин, Ю. И. Манин, Линейная алгебра и геометрия, Изд-во Моск. ун-та, М., 1980, 320 с.
  14. Л. Фукс, Бесконечные абелевы группы, т. 1, Мир, М., 1974, 335 с.
  15. С. Ленг, Алгебра, Мир, М., 1968, 564 с.
  16. G. S. Boolos, J. P. Burgess, R. C. Jeffrey, Computability and logic, 5th ed., Cambridge Univ. Press, Cambridge, 2007, xiv+350 pp.
  17. Б. Н. Карлов, “Об элементарной эквивалентности некоторых уноидов и уноидов их подмножеств”, Вестник ТвГУ. Сер. Прикл. матем., 2021, № 3, 18–32

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2025 Dudakov S.M.

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».