We analyse the pseudofinite monadic second order theory of words over a fixed alphabet. That is we consider the shared monadic second order theory of finite words over a fixed alphabet. In particular we give a straightforward human readable theory which axiomatises the shared monadic second order theory of such words, working in a one-sorted first order framework. To each finite word w we attach a first order structure M(w) expanding the Boolean algebra of subsets of the linear order underlying w. The analysis hinges on the fact that concatenation of finite words interacts nicely with monadic second order logic, particularly for the signature which we adopt. More precisely, we heavily exploit the fact working over this signature, for each natural number k, equivalence of (monadic second order versions of) words with respect to formulas of quantifier depth at most k is a congruence for concatenation. The central result of the paper is a proof that the theory theory which we introduced is indeed an axiomatisation for the pseudofinite monadic second order theory of words. As an application, the property of concatenation described above is then further exploited to present an alternative proof of a theorem connecting recognisable languages and finitely generated free profinite monoids via extended Stone duality, due to Gehrke, Grigorieff, and Pin. Our proof makes no appeals to heavy machinery from duality theory.
翻译:我们用固定的字母来分析假造的月经第二顺序文字理论。 也就是说, 我们考虑的是用固定的字母来计算定序字母的定序词的共有的月经第二顺序理论。 特别是, 我们给出了直截了当的人类可读理论, 以单数第一顺序框架来计算这些词的共有的monadic第二顺序理论。 我们给每个限定的单词附加了一个第一顺序结构M(w), 以扩大线性顺序的线性子子集的布利安代数。 分析取决于以下事实: 定数的定式与定序第二顺序逻辑, 特别是我们采用的签名。 更确切地说, 我们大量利用在这种签字上工作的事实, 每一个自然数 k, 等同( 单数第二顺序) 的词在最多 k 的测深度公式上的等同度, 是调调的调调。 论文的核心结果证明, 我们引入的理论的确是一种双重的分解论, 也就是从当时的假定的第二个定序逻辑逻辑理论的分解, 成为了我们现在的变的硬的理论, 的正的理论,, 的正统的原的原的原的原的原的原的原的原的原理,, 的原的原的原的原的原的原的原理, 的原理, 的原理, 被利用的原理, 的原理被 被利用的理论,, 被利用的原的原的原的原的原的原的原的原的原的原的理论, 的原理,, 的原的原的原的原的原的原的原的原的原的原的原的原的原的原的原的原的原的原的原的原的原的原的原的原的原的原的原的原的原的原的原的原的原的原的原的原的原的原的原的原的原的原的原的原的原的原的原的原的理论, 原的理论, 原的原的原的原的原的原的原的原的原的原的原的原的原的原的原的原的原的原的原的原的原的原的原的理论, 被