The word problem for a finite set of ground identities is known to be decidable in polynomial time using congruence closure, and this is also the case if some of the function symbols are assumed to be commutative or defined by certain shallow identities, called strongly shallow. We show that decidability in P is preserved if we add the assumption that certain function symbols f are extensional in the sense that f (s₁, . . . , sn) ≈ f (t₁, . . . , tn) implies s₁ ≈ t₁, . . . , sn ≈ tn. In addition, we investigate a variant of extensionality that is more appropriate for commutative function symbols, but which raises the complexity of the word problem to coNP.

Cette thèse est consacrée à l’étude des monoïdes plaxiques par une nouvelle approche utilisant des méthodes issues de la réécriture. Ces méthodes sont appliquées à des présentations de monoïdes plaxiques décrites en termes de tableaux de Young, de bases cristallines de Kashiwara et de modèle des chemins de Littelmann. On étudie le problème des syzygies pour la présentation de Knuth des monoïdes plaxiques. En utilisant la procédure de complétion homotopique basée sur les procédures de complétion de Squier et de Knuth–Bendix, on construit des présentations cohérentes de monoïdes plaxiques de type A. Une telle présentation cohérente étend la notion de présentation convergente d’un monoïde par une famille génératrice de syzygies, décrivant toutes les relations entre les relations. On explicite une présentation cohérente finie des monoïdes plaxiques de type A avec les générateurs colonnes. Cependant, cette présentation n’est pas minimale dans le sens que plusieurs de ses générateurs sont superflus. En appliquant la procédure de réduction homotopique, on réduit cette présentation en une présentation cohérente finie qui étend la présentation de Knuth, donnantainsi toutes les syzygies des relations de Knuth. D’une manière plus générale, on étudie des présentations de monoïdes plaxiques généralisés du point de vue de la réécriture. On construit des présentations convergentes finies de ces monoïdes en utilisant les chemins de Littelmann. De plus, on étudie ces présentations pour le type C en termes de bases cristallines de Kashiwara. En introduisant les générateurs colonnes admissibles, on construit une présentation convergente finie du monoïde plaxique de type C avec des relations explicites. Cette approche nous permettrait d’étudier le problème des syzygies des présentations de monoïdes plaxiques en tout type / This thesis focuses on the study of plactic monoids by a new approach using methods issued from rewriting theory. These methods are applied on presentations of plactic monoids given in terms of Young tableaux, Kashiwara’s crystal bases and Littelmann path model. We study the syzygy problem for the Knuth presentation of the plactic monoids. Using the homotopical completion procedure that extends Squier’s and Knuth–Bendix’s completions procedure, we construct coherent presentations of plactic monoids of type A. Such a coherent presentation extends the notion of a presentation of a monoid by a family of generating syzygies, taking into account all the relations among the relations. We make explicit a finite coherent presentation of plactic monoids of type A with the column generators. However, this presentation is not minimal in the sense that many of its generators are superfluous. After applying the homotopical reduction procedure on this presentation, we reduce it to a finite coherent one that extends the Knuth presentation, giving then all the syzygies of the Knuth relations. More generally, we deal with presentations of plactic monoids of any type from the rewriting theory perspective. We construct finite convergent presentations for these monoids in a general way using Littelmann paths. Moreover, we study the latter presentations in terms of Kashiwara’s crystal graphs for type C. By introducing the admissible column generators, we obtain a finite convergent presentation of the plactic monoid of type C with explicit relations. This approach should allow us to study the syzygy problem for the presentations of plactic monoids for any type

Wir beschäftigen uns mit Problemen der algorithmischen Gruppentheorie und untersuchen dabei die Komplexität von komprimierten Versionen des Wortproblems und des Konjugationsproblems für endlich erzeugte Gruppen. Das Wortproblem fragt für eine feste, endlich erzeugte Gruppe ob ein gegebenes Wort über der Erzeugermenge das neutrale Element der Gruppe repräsentiert. Wir betrachten das gegebene Wort jedoch in einer komprimierten Form, als Straight-line Program (SLP) und untersuchen die Komplexität dieses Problems, das wir \'komprimiertes Wortproblem\' nennen. SLPs sind kontextfreie Grammatiken, die genau einen String erzeugen. Die Eingabegröße ist dabei stets die Größe des gegebenen SLPs. Eine Hauptmotivation ist dabei, dass für eine feste endlich erzeugte Gruppe das Wortproblem ihrer Automorphismengruppe durch eine Turingmaschine in Polynomialzeit auf das komprimierte Wortproblem der Gruppe selbst reduzierbar ist. Wir untersuchen das komprimierte Wortproblem für die verbreiteten Gruppenerweiterungen HNN-Erweiterungen (amalgamierte Produkte und Graphprodukte) und können zeigen, dass sich Instanzen des komprimierten Wortproblems von einer Turingmaschine in Polynomialzeit auf Instanzen des komprimierten Wortproblems der Basisgruppe (respektive Basisgruppen und Knotengruppen) reduzieren lassen. Weiterhin zeigen wir, dass das komprimierte Wortproblem für endlich erzeugte nilpotente Gruppen von einer Turingmaschine in Polynomialzeit entscheidbar ist. Wir betrachten außerdem eine komprimierte Variante des Konjugationsproblems. Das unkomprimierte Konjugationsproblem fragt für zwei gegebene Wörter über den Erzeugern einer festen endlich erzeugten Gruppe, ob sie in dieser Gruppe konjugiert sind. Beim komprimierten Konjugationsproblem besteht die Eingabe aus zwei SLPs und es wird gefragt, ob die beiden Wörter die von den SLPs erzeugt werden in der Gruppe konjugierte Elemente präsentieren. Wir konnten zeigen, dass sich das komprimierte Konjugationsproblem für Graphgruppen in Polynomialzeit entscheiden lässt. Weiterhin haben wir das Wortproblem der äußeren Automorphismengruppen von Graphprodukten endlich erzeugter Gruppen untersucht. Durch den engen Zusammenhang des komprimierten Konjugationsproblems einer Gruppe mit dem Wortproblem der äußeren Automorphismengruppe konnten wir zeigen, dass sich das Wortproblem der äußeren Automorphismengruppe eines Graphprodukts von endlich erzeugten Gruppen durch eine Turingmaschine in Polynomialzeit auf Instanzen von simultanen komprimierten Konjugationsproblemen der Knotengruppen und Instanzen von komprimierten Wortproblemen der Knotengruppen reduzieren lässt. Als Anwendung gelten obige Resultate auch für right-angled Coxetergruppen und Graphgruppen, da beide spezielle Graphprodukte sind. So folgt beispielsweise, dass das komprimierte Wortproblem einer right-angled Coxetergruppe in Polynomialzeit entscheidbar ist.

South African learners struggle to achieve in both international and national Mathematics assessments. This has inevitably become a serious concern to many South Africans and people in the education arena. An algebraic word problem holds high preference among the topics and determines success in Mathematics, yet it remains a challenge to learners. Previous studies show there is a connection between learners’ low performance in Mathematics and errors they commit. In addition, others relate this low performance to English language inproficiency. This has encouraged the researcher to investigate the errors Grade 11 learners make when they solve algebraic word problems. The researcher used a sequential explanatory mixed approach to investigate Grade 11 learners from Gauteng, South Africa when they solve algebraic word problems. Accordingly, a convenient sampling helped to select three schools, and purposive sampling to choose the learners. In this study, the researcher employed a quantitative analysis by conducting a test named MSWPT with 150 learners. In addition, the researcher used qualitative analyses by conducting the Newman (1977) interview format with 8 learners to find out areas where errors are made and what kind of errors they are. Findings discovered that 90 learners demonstrated unfitness due to poor linguistic proficiency, while the remaining 60 learners fall into three main categories, namely those who benefitted from researcher unpacking of meaning; those who lack transition skills from arithmetic to algebra; and those who lack comprehension and calculation knowledge. Conclusively, the researcher found linguistic, comprehension, semantic and calculation errors. The reasons learners make these errors are due to (i) a lack of sufficient proficiency in English and algebraic terminology (ii) the gap between arithmetic and algebra. / Institute for Science and Technology Education (ISTE) / M. Sc. (Mathematic Science Education)

The principal objective of this thesis is the comprehension of students' mental processes while solving verbal math problems about money. There searchis focused on pupils in the first stage of primary school and in particular verbal math problems, in which nominal value of coins, quantity of coins and their total particular verbal math problems, in which nominal value of coins, quantity of coins and their total sum play a key role. There fore, the objective of this diploma thesis is to lay out classify mony-related exprecises in thee currently used lies of elementary school mathematics text books for grade. The theoretical part consist of demarcation of early school age, a certain number of fanticipate dacts by RVP ZV for the first and second educational period, numeracy, literacy, verbal math problems, various strategies on how to solve such problems, basic is sues pipils encounter whilw solving those problems, coments on the topic of verbal math problems which appear in theree volume soft text books in tended for primary schools (Prodos, Taktic, H-mat). Their division into three types (a total sum of coins, nominal value of coins and number of coins) and their mutual comparision. The goal of the practial part is to analyse thought processes of and grade pupils when solving word problems about...

Wir beschäftigen uns mit Problemen der algorithmischen Gruppentheorie und untersuchen dabei die Komplexität von komprimierten Versionen des Wortproblems und des Konjugationsproblems für endlich erzeugte Gruppen. Das Wortproblem fragt für eine feste, endlich erzeugte Gruppe ob ein gegebenes Wort über der Erzeugermenge das neutrale Element der Gruppe repräsentiert. Wir betrachten das gegebene Wort jedoch in einer komprimierten Form, als Straight-line Program (SLP) und untersuchen die Komplexität dieses Problems, das wir \''komprimiertes Wortproblem\'' nennen. SLPs sind kontextfreie Grammatiken, die genau einen String erzeugen. Die Eingabegröße ist dabei stets die Größe des gegebenen SLPs. Eine Hauptmotivation ist dabei, dass für eine feste endlich erzeugte Gruppe das Wortproblem ihrer Automorphismengruppe durch eine Turingmaschine in Polynomialzeit auf das komprimierte Wortproblem der Gruppe selbst reduzierbar ist. Wir untersuchen das komprimierte Wortproblem für die verbreiteten Gruppenerweiterungen HNN-Erweiterungen (amalgamierte Produkte und Graphprodukte) und können zeigen, dass sich Instanzen des komprimierten Wortproblems von einer Turingmaschine in Polynomialzeit auf Instanzen des komprimierten Wortproblems der Basisgruppe (respektive Basisgruppen und Knotengruppen) reduzieren lassen. Weiterhin zeigen wir, dass das komprimierte Wortproblem für endlich erzeugte nilpotente Gruppen von einer Turingmaschine in Polynomialzeit entscheidbar ist. Wir betrachten außerdem eine komprimierte Variante des Konjugationsproblems. Das unkomprimierte Konjugationsproblem fragt für zwei gegebene Wörter über den Erzeugern einer festen endlich erzeugten Gruppe, ob sie in dieser Gruppe konjugiert sind. Beim komprimierten Konjugationsproblem besteht die Eingabe aus zwei SLPs und es wird gefragt, ob die beiden Wörter die von den SLPs erzeugt werden in der Gruppe konjugierte Elemente präsentieren. Wir konnten zeigen, dass sich das komprimierte Konjugationsproblem für Graphgruppen in Polynomialzeit entscheiden lässt. Weiterhin haben wir das Wortproblem der äußeren Automorphismengruppen von Graphprodukten endlich erzeugter Gruppen untersucht. Durch den engen Zusammenhang des komprimierten Konjugationsproblems einer Gruppe mit dem Wortproblem der äußeren Automorphismengruppe konnten wir zeigen, dass sich das Wortproblem der äußeren Automorphismengruppe eines Graphprodukts von endlich erzeugten Gruppen durch eine Turingmaschine in Polynomialzeit auf Instanzen von simultanen komprimierten Konjugationsproblemen der Knotengruppen und Instanzen von komprimierten Wortproblemen der Knotengruppen reduzieren lässt. Als Anwendung gelten obige Resultate auch für right-angled Coxetergruppen und Graphgruppen, da beide spezielle Graphprodukte sind. So folgt beispielsweise, dass das komprimierte Wortproblem einer right-angled Coxetergruppe in Polynomialzeit entscheidbar ist.