A conjecture on the concatenation product

Jean-Éric Pin et Pascal Weil




Résumé : Dans un article antérieur, les auteurs avaient étudié la fermeture polynomiale d'une variété de langages et avaient donné la contrepartie algébrique, en termes de produit de Mal'cev, de cette opération. Nous avions aussi formulé une conjecture sur la contrepartie algébrique de la fermeture booléenne de la fermeture polynomiale --- cette opération est celle qui permet de monter d'un niveau dans chaque hiérarchie de concaténation ---. Bien que cette conjecture soit probablement vraie dans quelques cas particuliers, nous en donnons un contre-exemple dans le cas général. Un autre contre-exemple, de nature différente, a été trouvé récemment par Steinberg. Tenant compte de ces deux exemples, nous proposons une version modifiée de notre conjecture. Nous montrons en particulier que la solution de notre nouvelle conjecture donnerait une solution au problème de la décidabilité des niveaux 2 des hiérarchies de Straubing-Thérien et de la hiérarchie "dot-depth". Nous discutons également des conséquences pour les autres niveaux.

Abstract : In a previous paper, the authors studied the polynomial closure of a variety of languages and gave an algebraic counterpart, in terms of Mal'cev products, of this operation. They also formulated a conjecture about the algebraic counterpart of the boolean closure of the polynomial closure --- this operation corresponds to passing to the upper level in any concatenation hierarchy ---. Although this conjecture is probably true in some particular cases, we give a counterexample in the general case. Another counterexample, of a different nature, was independently given recently by Steinberg. Taking these two counterexamples into account, we propose a modified version of our conjecture. We show in particular that a solution to our new conjecture would give a solution of the decidability of the levels 2 of the Straubing-Thérien hierarchy and of the dot-depth hierarchy. Consequences for the other levels are also discussed.

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