The wreath product principle for ordered semigroups

Jean-Éric Pin et Pascal Weil



Résumé : Le principe du produit en couronne de Straubing fournit une description des langages reconnus par le produit en couronne de deux semigroupes. Nous donnons dans cet article un principe analogue pour les semigroupes ordonnés. Les applications à la théorie des langages étendent certains résultats de la théorie des variétés aux variétés positives. Elles comprennent notamment une caractérisation des langages positivement localement testables et des descriptions syntactiques des operations L → La et L → LaA*. On aborde ensuite les hiérarchies de concaténation. Straubing avait démontré que le n-ième niveau Bn de la hiérarchie de Brzozowski (dot-depth) est égal à la variété Vn * LI, où LI est la variété des semigroupes localement triviaux et où Vn est le n-ième niveau de la hiérarchie de Straubing-Thérien. Nous démontrons un résultat analogue pour les demi-niveaux. Il en résulte en particulier qu'un niveau ou un demi-niveau de la hiérarchie de Brzozowski est décidable si et seulement si le niveau correspondant de la hiérarchie de Straubing-Thérien est décidable.

Abstract : Straubing's wreath product principle provides a description of the languages recognized by the wreath product of two monoids. A similar principle for ordered semigroups is given in this paper. Applications to language theory extend standard results of the theory of varieties to positive varieties. They include a characterization of positive locally testable languages and syntactic descriptions of the operations L → La and L → LaA*. Next we turn to concatenation hierarchies. It was shown by Straubing that the n-th level Bn of the dot-depth hierarchy is the variety Vn * LI, where LI is the variety of locally trivial semigroups and Vn is the n-th level of the Straubing-Thérien hierarchy. We prove that a similar result holds for the half levels. It follows in particular that a level or a half level of the dot-depth hierarchy is decidable if and only if the corresponding level of the Straubing-Thérien hierarchy is decidable.

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