又稱部分遞迴集。在能行性理論中,基本概念是遞迴函數,它可刻畫為:任給x,隻要它在x處有定義必可在有限步驟內求出其值。因此遞迴全函數(即處處有定義的)必可在有限步驟內求出它的任一值,至於遞迴部分函數(未必處處有定義的)則隻要求有定義處可求出其值,但不要求能夠在有限步驟內判定它的定義域的元素,即對任給的x判定x是否屬於函數的定義義域。

  設有一集合A與一函數α(x),如果α(x)=0當且僅當xA,則α(x)叫做A的特征部分函數,如果還有α(x)=1,當且僅當xA,則αx)叫做A的特征全函數,簡稱特征函數。如果一集合A的特征部分函數(也是特征函數)是遞歸全函數,則A叫做遞歸集;如果一集A的特征部分函數是遞歸部分函數,則A叫做部分遞歸集;部分遞歸集又可定義為某個遞歸部分函數的定義域。顯然,A為遞歸集當且僅當:任給xx屬於A與否,恒可在有限步內判定;A為部分遞歸集當且僅當:任給x,如果xA,則必可在有限步內判定,但如果xA,可能永遠不知道這件事(除非從別的途徑)。因此有下列結果:

  ①如果A為遞歸集,則A為部分遞歸集;

  ②A為遞歸集當且僅當A的補集亦為遞歸集;

  ③A為遞歸集當且僅當A與它的補集都是部分遞歸集。

  最後一點可看出:如果xA,因A為部分遞歸集必可在有限步內看出;如果xA,因A的補集為部分遞歸集亦可在有限步內看出,從而A必為遞歸集。

  遞歸可枚舉集是指它是某個一般遞歸函數(即遞歸全函數)f(x)的值域。因為遞歸全函數f(x)的每一個值都可在有限步內算出,可以逐步地計算f(0),f(1),f(2),…,從而得出遞歸可枚舉集的所有元素。這便是遞歸可枚舉集名稱的來源。fx)叫做該集的枚舉函數,可能有兩值f(α)與f(b)是相等的,即容許重復枚舉。如果f(x)是不減函數或(嚴格)遞增函數,便叫做不減枚舉或(嚴格)遞增枚舉。

  顯然,如果x在一個遞歸可枚舉集A內,必可在有限步內判定(隻須依次計算f(0),f(1),…,便可);但如果x不在A內,而A又不是嚴格遞增枚舉,則很可能人們永遠也不知道這事。根據上述部分遞歸集的特性,可知遞歸可枚舉集都是部分遞歸集。反之,如果A為部分遞歸集,命其特征部分函數為α(x),當A為空集時,它當然不是任何遞歸全函數的值域,當A非空集時,則在第一階段對α(0),α(1)各計算1步,第二階段對α(0),α(1),α(2)各計算2步,…,第n階段對α(0),α(1),α(2),…,α(n)各計算n步,…,並把首先出現的α(x)=0的根取為f(0),以後在每一階段之末均把在該階段時所已知的α(x)=0的根取為f在新主目處的值,f必為遞歸全函數,而且A的元素恰巧便是f(0),f(1),…的值。可見非空的部分遞歸集必是遞歸可枚舉集。一般還把空集也算作遞歸可枚舉集,這樣兩種集便一致起來瞭。

  可以證明,A為遞歸可枚舉集當且僅當它是某個原始遞歸函數的值域,又當且僅當它是某個初等函數的值域。另一方面,A為遞歸可枚舉當且僅當它是某個遞歸部分函數的值域,隻須仿照上法,在第n階段計算f(0),f(1),…,f(n)各n步,便可把遞歸部分函數的值全部都枚舉出來瞭。

  已有辦法把全體遞歸部分函數全部枚舉起來,因此也可以把它們的定義域或值域全部枚舉起來。設把第x個遞歸部分函數的定義域(值域)記為Wx,則Wx便是全體部分遞歸集(遞歸可枚舉集)的枚舉(註意其中是有重復的)。如命K={xxWx}(即如果x恰巧在第x個部分遞歸集之內,便把x作為K的元素),則K是一個遞歸可枚舉集但不是遞歸集,從而K的補集既不是遞歸集又不是遞歸可枚舉集。這是人們作出的第一個不是遞歸可枚舉集的例子,它也是一個很重要的集,對它已有充分的研究。

  此外,如果f為遞歸部分函數,A為遞歸可枚舉,則f-1(A)也是遞歸可枚舉集。

  著名的希爾伯特第10問題是:有沒有一個能行方法,可決定任給的一個不定方程

是否有整數解?這裡 PQ是兩個具有整系數的多項式。這個問題到1970年已經被否定地解決瞭,即如果把“能行方法”理解為“用計算遞歸全函數的方法”,那末可以證明:這個能行方法是沒有的。因為任何一個部分遞歸集(遞歸可枚舉集) A,都有兩個帶整系數的多項式 PQ,使得

  

特別是當 A即集合 K時,也可找出相應的兩個多項式 PQ。既然 K不是遞歸的, x屬於 K與否是不能遞歸地判定的,那末對於“什麼樣的 x能夠使

有解”的問題,也就不能遞歸地判定瞭。

  上面關於集合的討論可以推廣到n元關系去。就n元關系R(x1x2,…,xn)而言,如果R(x1x2,…,xn)成立當且僅當

,則 f( x 1x 2,…, x n)叫做 R( x 1x 2,…, x n) 的特征部分函數,如果還要求: R( x 1x 2,…, x n)不成立當且僅當 ,則 f叫做 R的特征全函數,簡稱特征函數。如果關系 R( x 1x 2,…, x n)的特征部分函數(也是特征函數)是一個遞歸全函數,則 R叫做遞歸關系;如果 R( x 1x 2,…, x n)的特征部分函數是遞歸部分函數,則 R叫做部分遞歸關系。有瞭這些定義以後,以上的討論完全可以推廣到遞歸關系與部分遞歸關系方面來。當然,由於函數的值是一個數而不是 n元向量,所以“遞歸可枚舉關系”不能定義為某個遞歸全函數的值域而隻能定義為部分遞歸關系。

  但是對遞歸關系而論,有下列的結果,這是討論遞歸時所沒有的。

  ①R(x1x2,…,xn)為部分遞歸關系當且僅當有一個n+1元遞歸關系或部分遞歸關系W使得

  ②R(x1x2,…,xn)為部分遞歸關系當且僅當有一個n+m元遞歸或部分遞歸關系W使得

  ③A為部分遞歸集當且僅當有一個二元遞歸或部分遞歸關系W使得