Быстрорастущая иерархия
Быстрорастущая иерархия (также называемая расширенной иерархией Гржегорчика) — это семейство быстрорастущих функций, индексированных ординалами. Наиболее известным частным случаем быстрорастущей иерархии является иерархия Лёба-Вайнера.
Определение
Быстрорастущая иерархия определяется следующими правилами
- (в общем случае может быть любой растущей функцией),
- ,
- если предельный ординал,
- где является n-м элементом фундаментальной последовательности, установленной для некого предельного ординала .
- Существуют различные версии быстрорастущей иерархии, однако наиболее известной является иерархия Лёба-Вайнера, в которой фундаментальные последовательности для предельных ординалов, записанных в нормальной форме Кантора, определяются следующими правилами:
- ,
-
- для ,
- ,
- если предельный ординал,
- и .
Фундаментальные последовательности для предельных ординалов свыше приведены в статьях о функциях Веблена и функциях Бухгольца
Примеры
,
.
Для функций, индексированных конечными ординалами верно
.
В частности, при n=10:
,
,
.
Таким образом, уже первый трансфинитный ординал соответствует пределу стрелочной нотации Кнута.
Знаменитое число Грэма меньше, чем .
Благодаря простоте и ясности определения быстрорастущая иерархия применяется для анализа различных нотаций для записи больших чисел.
нотация Кнута | нотация Конвея | нотация Бауэрса | |
---|---|---|---|
предел нотации | |||
примеры | |||
Данная выше дефиниция определяет быстрорастущую иерархию до . Для дальнейшего роста можно использовать функцию Веблена и другие, еще более мощные нотации для ординалов[1].
- (см. Стрелочная нотация Кнута)
- (см. Массивная нотация Бауэрса)
- (см. Число Грэма)
- (m entries)
- (n entries)
- (see Bird's Array Notation)
- (with m backslashes)
- (см. TREE(3))
- (see Bashicu Matrix System)
См. также
Примечания
- Kerr, Josh Mind blown: the fast growing hierarchy for laymen — aka enormous numbers . Дата обращения: 7 октября 2016.
Ссылки
- Buchholz, W.; Wainer, S.S (1987). "Provably Computable Functions and the Fast Growing Hierarchy". Logic and Combinatorics, edited by S. Simpson, Contemporary Mathematics, Vol. 65, AMS, 179-198.
- Cichon, E. A. & Wainer, S. S. (1983), The slow-growing and the Grzegorczyk hierarchies, The Journal of Symbolic Logic Т. 48 (2): 399–408, ISSN 0022-4812, DOI 10.2307/2273557
- Gallier, Jean H. (1991), What's so special about Kruskal's theorem and the ordinal Γ0? A survey of some results in proof theory, Ann. Pure Appl. Logic Т. 53 (3): 199–260, doi:10.1016/0168-0072(91)90022-E, <http://stinet.dtic.mil/oai/oai?verb=getRecord&metadataPrefix=html&identifier=ADA290387> (недоступная ссылка) PDF's: part 1 2 3. (In particular part 3, Section 12, pp. 59–64, "A Glimpse at Hierarchies of Fast and Slow Growing Functions".)
- Girard, Jean-Yves (1981), Π12-logic. I. Dilators, Annals of Mathematical Logic Т. 21 (2): 75–219, ISSN 0003-4843, DOI 10.1016/0003-4843(81)90016-4
- Löb, M.H.; Wainer, S.S. (1970), "Hierarchies of number theoretic functions", Arch. Math. Logik, 13. Correction, Arch. Math. Logik, 14, 1971. Part I doi:10.1007/BF01967649, Part 2 doi:10.1007/BF01973616, Corrections doi:10.1007/BF01991855.
- Prömel, H. J.; Thumser, W.; Voigt, B. "Fast growing functions based on Ramsey theorems", Discrete Mathematics, v.95 n.1-3, p. 341-358, Dec. 1991 doi:10.1016/0012-365X(91)90346-4.
- Wainer, S.S (1989), "Slow Growing Versus Fast Growing". Journal of Symbolic Logic 54(2): 608-614.