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V=WF=WO=HOD
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强数阵介绍1:线性数阵 强数阵(Strong Array Notation, SAN)由 @Hyp_Cos 提出,看名字就知道它很强,确实,可以超过绝大多数大数表示法和和序数折叠函数的表达能力. SAN分为两代,第一代有7个部分,强度与R函数相当. 这几个部分分别是: 线性数阵(Linear Array Notation, LAN) 扩展数阵(Extended Array Notation, exAN) 扩张数阵(Expanding Arrow Notation, EAN) 多重扩张数阵(Multiple Expanding Array Notation, mEAN) 初级下降数阵(Primary Dropping Array Notation, pDAN) 次级下降数阵(Secondary Dropping Array Notation, sDAN) 下降数阵(Dropping Array Notation, DAN) 第二代分为5个部分,然而这些部分的定义出现了流程无限循环而不能终止的情况: 嵌套下降算子数阵(Nested Dropper Array Notation, NDAN) 下降算子扩张数阵(Dropper-Expanding Notation, DEN) 多重下降算子扩张数阵(Multiple Dropper-Expanding Notation, mDEN) 二阶下降算子扩张数阵(Second-Order Dropper-Expanding Notation, soDEN) 高阶下降算子扩张数阵(Higher-Order Dropper-Expanding Notation, hoDEN) 于是有了第二代的第二次尝试,但是依然存在无限循环的问题: 嵌套下降算子数阵(Nested Dropper Array Notation, NDAN) 弱下降算子扩张数阵(Weak Dropper-Expanding Notation, WDEN) 多重弱下降算子扩张数阵(Multiple Weak Dropper-Expanding Notation, mWDEN) 弱下降算子多重扩张数阵(Weak Dropper-Multiexpanding Notation, WDmEN) 初级下降算子下降数阵(Primary Dropper-Dropping Notation, pDDN) 现在先来介绍第一部分:线性数阵
简单迭代数阵(SIAN)第1次扩展 把结论放在前面:极限增长率是LVO,葛立恒数小于6|[0]1,TREE(3)可能接近3|[[0](1)0(1)0](因为增长率相当),但比不上3|[1,0(1)0(1)0],更多结果请看下面“分析”一节。 楼主自创的SIAN的第1次扩展基于旧的版本,由于没有充分利用的对角化,极限增长率甚至不如新版本的线性数阵。但是新版本的线性数阵和Hyp cos的R函数撞定义了,而且定义得没有R函数严谨,所以弃之不用。 1.先说一点细节上的东西 一个完整的SIAN表达式大概像这样:n | [aAbBcCd…] 或 n | k(n和k为非负整数) 其中n是一个自然数,姑且称为基数, 形如[aAbBcCd…]这样由以方括号为边界的字符串称为数阵, 在这个数阵中,小写字母称为项,项可以是一个自然数,也可以是一个数阵; 大写字母为分隔符,可以是一个或若干个连续的非数字符号(比如逗号),也可以是一个类似于数阵的结构; 例如“6 | 8”,“3 | [3,5,6,9]”,“15 | [12,17,[6,3,1],[2]]”都是合法的表达, “7 | [15(1)32(8)(5)[12,6](4)]”(出现连续的分隔符)以后也将会是(现在不是)一个合法的表达. 对于综合的表达式,例如”(3 | [1,5]) | [1,5 | [2,3],5,[2,2]]”,要对各个数阵做归属说明: “[1,5]”是属于从左数起第1个”|”的数阵,由它引出的完整SIAN表达式是”3 | [1,5]”; ”[2,3]”是属于从左数起第3个”|”的数阵,由它引出的完整SIAN表达式是”5 | [2,3]”; ”[1,5|[2,3],5,[2,2]]”和其中的”[2,2]”都是属于从左数起第2个”|”的数阵,由它引出的完整SIAN表达式是整个式子; 2.再说几个记号: 固定用n表示基数;上标表示迭代次数,而不是指数; 符号"@"可以表示任何东西,也可以什么都不表示,给"@"带下标只是为了区分不同的“任意部分”; 符号"#"只能表示若干个0以及它们之间的分隔符组成的序列,例如“0,0(2)0”,也可以什么都不表示,下标的作用同"@". 3. 线性规则(从表达式最右边看起)4.多维数阵规则(从表达式最右边看起)5. 分析 n|0的增长率是0; n|1 = ((…((n|0)|0)|0…)|0)|0=2n,增长率为1; n|2相当于把n|1迭代n遍,增长率为2; n|k增长率为k; n|n=n|[0],增长率为ω,达到了高德纳箭号的极限; n|[0]1相当于把n|[0]迭代n次,增长率为ω+1,同葛立恒函数G(n)相当; 因此葛立恒数G64小于64|[0]1,更严格地说,介于5|[0]1和6|[0]1之间。 n|[0][0]=n|[0]n,增长率为ω×2; n|[0][0][0]=n|[0][0]n,增长率为ω×3; n|[1]=n|[0][0]…[0],增长率为ω^2,达到了不带下标的康威链式箭号的极限; n|[2]=n|[1][1]…[1],增长率为ω^3,达到了带下标的康威链式箭号的极限; n|[n]=n|[[0]],增长率为ω^ω,达到了BEAF和鸟之记号线性数阵的极限。 n|[1,0],增长率为ε(0)=φ(1,0),和古德斯坦数列、长蛇函数相当; n|[1,0,0]增长率是ζ(0)=φ(2,0),n|[1,0,0,0]增长率是η(0)=φ(3,0) n|[1(1)0]=n|[1,0,...,0]增长率是φ(ω,0)=θ(ω,0),达到了超阶乘数阵线性数阵的极限 n|[1(1)1,0]增长率是φ(ω+1,0)=θ(ω+1,0) n|[1,0(1)0]增长率是φ(φ(φ(...),0),0)=φ(1,0,0)=θ(Ω,0)=Γ(0) 此后数阵在FGH水平上的增长效率变得非常低下,原因是没有好好利用对角化,第2次扩展中的分隔符等级区域将解决这个问题。 n|[1,0,0(1)0]增长率仅是φ(1,0,0,0)=θ(Ω^2,0),这个序数称为阿克曼序数,是目前E#系统的极限 n|[1(1)0(1)0]增长率仅是φ(1,0,...,0,0)=θ(Ω^ω,0),这个序数称为SVO,是tree函数的增长率 n|[[0](1)0(1)0]增长率仅是φ(ω,0,...,0,0)=θ(Ω^ω×ω ,0),达到了TREE函数的增长率 n|[1(2)0]增长率仅是θ(Ω^ω^2,0) n|[1([0])0]增长率仅是θ(Ω^ω^ω,0) n|[1([1([1([...])0])0])0]增长率仅是θ(Ω^Ω ,0),这个序数称为LVO,达到了旧版本超阶乘数阵多维数阵的增长率.
ψ函数的核心思想由Bachmann提出,这里用是Pohlers的版本. 关于版本问题,在分析大数表示法增长率时一般这么干:SVO以下使用φ函数,SVO以上直到需要到不可达基数以下,提倡使用Weiermann的ϑ函数及其扩展,到了不可达基数、Mahlo基数时使用Rathjen的ψ函数,用到紧基数的ψ函数不懂是谁定义的,更往上时使用Stegert的ψ函数或Taranovsky的C函数(这两个我都不懂)。 Pohlers的ψ函数的适用范围上界为BHO,使用频率较ϑ函数少。 首先上原始定义(跳过此部分对陈述下面的结论无太大影响,下面的基本列和解释都基于原始定义推出):以下内容都基于原始定义推出,如果有误,敬请指出 根据定义,可以得到不含Ω的基本列:当引入了Ω之后,定义便进一步扩展,扩展的内容可以说是无限多的,这里只列几条(Ω的用法概括参见解释):解释: (1)ψ(α+1)是对ψ(α)用加法、乘法、乘方表达不出来的最小序数. 从定义出发,C(0)包含以C_0 (0)={0,Ω}中的序数为基础,使用有限次加法、以ω为底数乘方得到的所有序数,因此 C(0)={0,1,2,…,ω,ω+1,,…,ω2,…,ω3,…,ω^2,…,ω^3,…,ω^ω,ω^ω^ω,…}∪{Ω,Ω+1,…,Ω2,…} 换一种方式描述,C(0)={α|α<ε_0∨Ω≤α<Ωω},因此ψ(0)=min{α|α∉C(0)}=ε0. 类似的,C(1)包含以{0,Ω,ε0}为基础,使用有限次加法、以ω为底数乘方得到的所有序数,因此C(1)包含所有比ε1小的序数,于是ψ(1)=ε1 用序数不动点来解释,ψ(α+1)等价于跟在ψ(α)之后的下一个α↦ω^α不动点, 即ψ(α+1)=ψ(α)↑↑ω=ε(ψ(α)+1) (α存在限制) 等价地,有ψ(α+1)=sup{ψ(α),ψ(α)^ψ(α),ψ(α)^ψ(α)^ψ(α),…}(α存在限制) (2)ψ(h(Ω))是h(α)↦ψ(h(α))的不动点(这就是Bachmann的核心思想),即ψ(h(Ω))=ψ(h(ψ(h(ψ(h(…)))))),第一个不可数序数Ω=ω_1=Ω_1在此处作为不动点的标记,称作“对角符号(diagonalizer)”. 特别地,h(α)有以下几种常见情况: 当h(Ω)=α+Ω时,ψ(α+Ω)=sup{ψ(α),ψ(α+ψ(α)),ψ(α+ψ(α+ψ(α))),…} 当h(Ω)=αΩ时,ψ(αΩ)=sup{ψ(α),ψ(αψ(α)),ψ(αψ(αψ(α))),…} 当h(Ω)=α^Ω时,ψ(α^Ω)=sup{ψ(α),ψ(α^ψ(α)),ψ(α^ψ(α^ψ(α))),…} (3)根据定义,Pohlers的ψ函数存在“卡住”的点,因此使基本列成立需要一些限制。由定义可知, C(ζ0 )包含所有比ζ0小的序数,但不包含ζ0,因此ψ(ζ0 )=ζ0≠ε(ζ0+1),C(ζ0+1)也如此,实际上当ζ0≤α≤Ω时,ψ(α)=ζ0,但到了C(Ω+1)时,ψ(Ω)=ζ0将参与运算,因此ψ(Ω+1)=ε(ζ0+1),成功脱卡,但到了ψ(Ω+ζ0)又被卡住,到了ψ(Ω2)又脱卡…… 从另一个角度来解释,ψ函数没有任何一段是递减的,在已知ψ(Ω)=ζ0的基础上,可推知ψ(α)(ζ0≤α<Ω)不大于ζ0. ψ函数和直接运算的序数有以下关系(α均存在限制):
教程与范例:如何构造出超过葛立恒数的大数 吧里不少人想方设法创造出超越葛立恒数的数,却在构造时陷入了误区,总是离不开乘方、阶乘这类运算,于是楼主就把这些年来研究大数构造的一些心得发表出来,希望能帮助大家成功构造出超越葛立恒数的数。 这篇帖子的内容主要是: 1.构造大数的几个思考方向 2.介绍楼主自己创造的一种大数表示法 3.看看这个表示法能表示比葛立恒数大多少的数字 一、想构造大数,应该往什么方向去想? 核心:提高表示法表示数字的能力,用更简短的式子表示更大的数 1.使用更高级别的“计数器” 高德纳箭号能表示出巨大的数,就在于它把运算级别扩展到了3以上,而运算级别中蕴含着计数的思想,首先来看一看加法、乘法和乘方: a×b=a+a+a+…+a,式子的右边进行了b-1次加法的操作,而左边仅用一个×b就把它表达出来了,这个b可以看做是一个计数器,表示一共有多少个a相加,因此乘法能把一串很长的和式缩在一起,用更少的符号表达出更大的数字,这便是乘法比加法表示数字的能力更大的原因. 类似的,a^b= a×a×…×a×a,这里的b又是一个计数器,表示乘数的数量,因此乘方又比乘法表示数字的能力大 因此,在高德纳箭号中,a↑↑↑b=a↑↑a↑↑a↑↑⋯↑↑a,式子的左边是第五级运算,右边是第四级运算,左边的b作为第四级中a的计数器,起到把式子缩短的作用. 综上我们可以看出,运算级别的增加,可以让我们利用更短的式子表达出更大的数,表示数字的能力便提升了. 2.充分地迭代 假如你成功地构造出了一个增长得很快的函数,姑且记作g(x),那么你该怎样做才能构造出增长得更快的函数呢?如果这个函数增长得比加法、乘法、乘方……更快,那么最有效的让数字增大的办法办法是利用这个g(x),让它自己迭代多次(可以设一个计数器来统计迭代的次数,从而缩短式子). 自然数阶段的FGH正是靠着不停地迭代,才拥有与高德纳箭号相媲美的增长率. 3.对角化(以小换大,以静换动) 对角化这个概念定义在矩阵上,后来Bachmann把它引入了大数表达中,不过意思好像变了不少。通俗的说,对角化就是把某些符号和数相互替换的操作。在FGH中,把ω换成自变量就是对角化;在超阶乘数阵中,“[1]”替换成感叹号之前的数,也是对角化。对角化也是缩短式子的一种好方法,不论数有多么大,写起来多么长,都可以用一个固定的、简短的记号来替换。 二、楼主自己创造的大数表示法:简单迭代数阵 一个完整的结构大概像这样:n | [A,B,C,D,…] 或 n | k(n和k为非负整数) 其中n姑且称为基数,[A,B,C,D…]称为数阵,数阵中每一个用逗号隔开的东西称为项 项可以是一个数,也可以是一个数阵, 例如“6 | 8”,“3 | [3,5,6,9]”,“15 | [12,17,[6,3,1],[2]]”都是合法的表达. 先说几个记号: 固定用n表示基数;上标表示迭代次数,而不是指数; 符号"@"可以表示任何东西,也可以什么都不表示,给"@"带下标只是为了区分不同的“任意部分”; 符号"#"只能表示若干个0组成的序列,例如“0,0,0”,也可以什么都不表示,下标的作用同"@". 规则如下,一共6条规则(贴吧里打不出上下标,便以图代文):这个表示法怎样用上了上面那三种构造大数的方法呢? 看规则2,k每增1,就相当于把原来的式子作为一个函数迭代了n次,在这里n既是参与迭代的初始数字,也是迭代次数的计数器,这就省去了一个计数器。 规则3体现了对角化的方法,基数再大,到了“|”符号右边也只变成一对方括号。 规则4是化简式子的规则。 规则5是专门用来折叠式子的,基数是“有多少个式子被折叠”的计数器,每一个数阵中的最右边一项是“这个式子被折叠了多少次”的计数器。 规则6决定整个表示法表示数字能力的大小。这条规则是数阵内部的嵌套折叠,迭代位左边一项,是一个折叠次数的计数器 PS. 关于规则6,楼主想了很久。其实楼主想过一个更强的规则,可以让这个表示法的极限增长率超过TREE函数、SCG函数、鸟之记号乃至超阶乘数阵。然而它需要几个子规则的辅助才能发挥效用,所以楼主干脆采用一个较弱但简洁一些的规则。 三、楼主这个表示法的分析 (全程借用FGH) n|0的增长率是0; n|1 = ((…((n|0)|0)|0…)|0)|0=2n,增长率为1; n|2相当于把n|1迭代n遍,增长率为2; n|k增长率恰好为k; n|n=n|[0],增长率为ω,达到了高德纳箭号的极限; n|[0]1相当于把n|[0]迭代n次,增长率为ω+1,同葛立恒函数G(n)相当; 因此葛立恒数G64小于64|[0]1,更严格地说,介于5|[0]1和6|[0]1之间。 这个表示法还可以表示更大的数: n|[0][0]=n|[0]n,增长率为ω×2; n|[0][0][0]=n|[0][0]n,增长率为ω×3; n|[1]=n|[0][0]…[0],增长率为ω^2,达到了不带下标的康威链式箭号的极限; n|[2]=n|[1][1]…[1],增长率为ω^3,达到了带下标的康威链式箭号的极限; n|[n]=n|[[0]],增长率为ω^ω,达到了BEAF和鸟之记号线性数阵的极限。 好啦,接下来逗号就可以用上了 逆用规则4,n|[[…[0]…]](嵌套n层)=n|[0,[0,[0,[…[0,0]…]]](嵌套n层) 再逆用规则6,原式=n|[1,0],这个式子增长率为ε(0),和古德斯坦数列、长蛇函数相当; 继续往下,n|[2,0]=n|[1,[1,[1,[…[1,0]…]]],增长率是ε(1) n|[3,0]=n|[2,[2,[2,[…[2,0]…]]],增长率是ε(2) n|[n,0]=n|[[1],0]增长率是ε(ω) 《大数入门》里,E#系统最大已命名的数字是Great and Terrible Tethrathoth,也不过相当于(100 | [[0],0] ) | [[0],0]而已 n|[1,0,0]增长率是ζ(0),n|[1,0,0,0]增长率是η(0), 最终,表示法的极限增长率是ϕ(ω,0),很可惜,还是没碰到TREE(3)
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