Dado n∈N e p,q∈N[x1,…,xn] pode-se definir a seguinte fórmula na linguagem da aritmética formal
φ(n,p,q)=∀x1⋯∀xn:¬(p(x1,…,xn)=q(x1,…,xn))
Eu gostaria de mostrar que existem infinitos triplos (n,p,q) de modo que nem φ(n,p,q) nem ¬φ(n,p,q) é um teorema da aritmética formal.
Ao mostrar isso, posso usar o fato de que o problema de decidir se um polinômio r∈Z[x1,…,xn] tem um zero natural é indecidível.
Sabendo o fato acima, sabemos que existe um polinômio r∈Z[x1,…,xn] de modo que nem
φ′= ∀x1⋯ ∀xn: ¬ ( r ( x ) = 0 )
nem
¬φ′é um teorema. (Aqui os quantificadores estão acima dos naturais que eu não tenho certeza se posso usar deliberadamente?)
Uma vez que tenhamos tal r podemos escrever como
r (x1, ... ,xn) = p (x1, ... ,xr) - q(x1, ... ,xn)
para
p , q∈ N [x1, ... ,xn] e, portanto
φ ( n , p , q) e
¬ φ ( n , p , q) também não são teoremas, pois
φ é logicamente equivalente a
φ′ e mostramos que isso não é um teorema.
Quando tivermos um desses triplo ( n , p , q) temos infinitamente muitos deles, pois podemos apenas ( n , p + k , q+ k ) para k ∈ N .
Desde que eu nunca fiz essas coisas antes, estou me perguntando se o raciocínio acima está correto?