ベータ簡約
読み:ベータかんやく

 ラムダ計算における変換規則の一つ。ラムダ式の中の各ラムダ項同士の関係を定めたものである。
目次

基本理念

概念
 ラムダ計算においても関数の適用という概念がある。
 つまり式を書き換えて簡単にする規則を定めたものがベータ簡約である。

表現
 (λx.M)
 は、写像x→Mを表わす。つまり入力xに対しMを返すとことを表現するラムダ項とされる。
 (MN)
 は、ラムダ項Mにラムダ項Nを渡す、あるいはMにNを適用するということを表現するラムダ項である。このMやNは具体的には(λx.K)や(x+1)などのラムダ項となることもある。
 また括弧は適宜省かれる。


 次の式は、xにNを入力し、その上でそのxに対しMを返すと言う意味である。
 (λx.M)N
 さらにいうとA=(λx.M)などとしてANはNをAに適用しAを返すと言うことができる。
 このような意味を式の書き換えであらわす。

操作

β-redex
 次の形になっているものをβ-redexと呼ぶ。
 ((λx.M)N)
 この形においてNをxに代入し(xをNに書き換え)て式を簡単にすることができる。これをベータ簡約という。


 (λx.x2+1)(y+1)
 はβ-redexの形を持っていて(上項目例ならM=x2+1、N=y+1)、
 λy.(y+1)2+1
 にベータ簡約できる。

注意
 この書き換えにおいて式の意味が変わってしまってはいけない。
 たとえば
 (λx.x2+y)(y+1)
 などを考えるとき、
 λy.y2+y
 としてしまえば、(λx.x2+y)のyは自由変数なのに、書き換え後は束縛変数になってしまい、式の意味が変わってしまう。
 よってこのような事態にはならぬよう、適宜アルファ変換を行なってからベータ簡約をする。

正規形
 ベータ簡約がこれ以上できない、つまりβ-redexと呼ばれる形が式中に存在しないラムダ式を正規形という。

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