有没有比指数运算更高一级的运算?

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匿名的论坛用户   2021-1-15 08:17   8291   5
乘法是加法的累积,乘方又是乘法的累积,那么有没有比指数运算高一级的运算?
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2#
热心的小回应  16级独孤 | 2021-1-15 08:17:08
这里写一个 Aeton 等[sup][1][/sup]定义的推广,将运算级数推广到了对任意可数序数




  • (箭头上标表示自复合)

  • ,如果
    是极限序数。符号
    为极限序数
    的基本列,因为所有可数极限序数都共尾于
    所以基本列必然存在。
可以看到当
的时候它的定义和高德纳箭头是相同的,扩展到极限序数之后的数值则和不少数组符号(比如大名鼎鼎的 BEAF[sup][2][/sup])相同。在这个体系下,葛立恒数可以非常简洁地写成

3#
热心的小回应  16级独孤 | 2021-1-15 08:17:09
不仅有比指数运算更高一级的运算,而且这个“高级”是无止境的。Knuth's up-arrow notation


4#
热心的小回应  16级独孤 | 2021-1-15 08:17:10
存在。比指数高级的运算多的不知去哪。
a↑↑b,就是比乘方高一级的运算。是四级运算,乘方就是a↑b。
a↑↑b=a^a^a^a^……^a(b个a)
而且运算顺序是从右往左。
四级运算就已经能弄出非常大的数字了,用位数难以表达,2↑↑5是一个几万位的数字,3↑↑4就是一个几万亿位的数字,2↑↑6,3↑↑5,4↑↑4连计算机也算不出来。两个3进行1级运算,等于6,进行2级运算,等于9,进行三级运算,等于27,而进行四级运算,等于7625597484987。阶乘的增长率不如四级运算。
然后有a↑↑↑b,是五级运算。
五级运算增长比指数厉害的多,3↑↑↑4用幂塔无法表示。2↑↑↑3=65536,而2↑↑↑4=2↑↑65536=2^2^2^……^2,2↑↑↑5=2↑↑2↑↑65536……
然后有六级运算a↑↑↑↑b,七级运算a↑↑↑↑↑b,n级运算a↑↑↑……↑↑b(n-2个箭头),当然,比几级运算都高的,就是高德纳箭号表示法,a↑↑↑……↑↑b(n个箭头),简写成a↑nb,就是a和b进行n+2级运算。如2↑(8)3就是2和3进行10级运算。然后这样就把运算级别扩展到正整数级。n级的运算化成n-1级运算就是a↑(n+1)b=a↑na↑na↑na……↑na(b个a)。然后,比高德纳箭号高级的就是康威链。高德纳箭号a↑nb用康威链表示为a→b→n,当然,康威链箭号可以有多链。运算法则是这样的。
a→1→b=a(见一删右),a→b→n=a↑nb,a→b=a^b,a→b→c+1=a→(a→(a→……→(a→(a)→c)→c)→……→c)→c(a出现b次,c出现b-1次)。2→2→x=4(以2→2开头的都等于4)
四段康威链的运算:
a→b→2→2=a→b→a^b,
a→b→c→2=a→b→(a→b→(a→b→(a→b→……→(a→b)))……)(a→b出现c次)
a→b→2→d+=a→b→(a→b)→d
a→b→c→d+=a→b→(a→b→(a→b→(a→b→……(a→b)→d)→d)→……→d)→d(a→b出现c次)
五段六段以上也是一样,
但是a→b→c→2→2=a→b→c→(a→b→c)
a→b→c→d→2就是a→b→c作为整体。
变化的是后面两个数,前面的全部不变。
我们想象一个高德纳函数,即y=a↑xb那类(a,b∈N+,a>=2,b>=2,a,b不能同时=2)。
我们先列函数y=2↑x3,我们经过计算发现,当x>3时,这部分就犹如垂直线一样。
因为x=0,y=6(0个箭头我们认为是乘法),x=1,y=8,x=2,y=16,x=3,y=65536,x=4,y=2↑↑65536,这种函数,跑的速度比指数函数快n多倍。
然后我们发现比指数高级的,能不能发现比加减法还低级的呢。有,0级运算,就是a⊙a⊙a⊙a……⊙a(前面有b个a时)=a+b。而-1级运算(符号用¢表示)就是a¢a¢a¢a……¢a(前面有b个a时)=a⊙b,-2级就是当前面有b个a时,等于a¢b,-3级-4级以此类推,这些都是比加减法还低级的运算,不过这些低级运算研究会很麻烦。
然后比对数增长还慢的,就是超开方,a↓↓b(我用↓代表超开方),a↓↓b增长率很慢,a↓↓3的增长速度比log3x慢多了。不过这也是比指数高一级的运算,当a=16时,16↓↓3=2,而7625597484987↓↓3才=3,4^256↓↓3=4……但log3(7625597424987)=27,说明超开方的速度比对数慢多了。然后还有超对数,符号tlg,tlg2x,增长速度比超开方慢。tlg2(2^2^65536)=6,而6^46656↓↓3=6,tlg2(2^2^2^2^2^2^65536)=10,10^10^10^10^10^10↓↓6=10,而10^10
5#
热心的小回应  16级独孤 | 2021-1-15 08:17:11
有的,而且还有用,比如用来表示阿克曼函数



6#
热心的小回应  16级独孤 | 2021-1-15 08:17:12
存在的,比较严谨的定义可以参考Knuth's up-arrow notation:Knuth's up-arrow notation

我们具体以hyperoperation方法为例,来看看“加法、乘法、乘方”之外的运算的具体意义。
任何运算都可以表示为:a [k] b,其中k为运算的阶数。
  • 1阶运算(k=1),即加法(含减法)运算,例如2 [1] 3 = 2 + 3 = 2 + 1 + 1 + 1 = 5
  • 2阶运算(k=2),即乘法(含除法)运算,例如2 [2] 3 = 2 * 3 = 2 + 2 + 2 = 6
  • 3阶运算(k=3),即指数(含对数)运算,例如2 [3] 3 = 2 * 2 * 2 = 2 ^ 3 = 8
  • 4阶运算(k=4),我们就叫4阶运算吧,例如2 [4] 3 = 2 ^ (2 ^ 2) = 16
  • 0阶运算(k=0),这个有点不好理解,实际上比加法更低一阶的运算,我们称为“无运算”,
因为 a [0] b = a 当b为任何数字时,都是固定的值a并不会发生改变。
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