ну один из методов - составляете натуральнозначную функцию от текущего состояния и показываете, что она уменьшается с каждым шагом. Но так не всё можно доказать. Например, теорему Гудстейна так не докажешь, но можно для её доказательства построить функцию во вполне упорядоченное множество с порядковым числом

, уменьшающуюся на состояниях.