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超E记号

来自Googology Wiki

超 E 记号(Hyper-E Notation,简称 E# 表示法)是 Sbiis Saibian 发明的大数记号。[1]

定义

原始的超 E 记号由一个或多个正整数参数的序列 an 组成,这些参数由 # 分隔。我们将其标记为 E[b]a1#a2#a3#⋯#an。b 称为底数。如果省略它,则默认为 10。E# 的具体操作规则如下:

  1. E[b]x=bx
  2. E[b]a1#a2#a3#⋯#an#1=E[b]a1#a2#a3#⋯#an
  3. E[b]a1#a2#a3#⋯#an−2#an−1#an=E[b]a1#a2#a3#⋯#an−2#(E[b]a1#a2#a3#⋯#an−2#an−1#(an−1))

通俗的说:

  1. 如果序列只有一个参数 x,则返回bx
  2. 否则,如果序列末项为 1,可以直接去掉,不影响结果
  3. 否则,删除原表达式的最后两个条目,随后在后面加入一个新条目 x,其中 x 是原表达式中把末项减一得到的新表达式的值

举例:

E306#6=EE306#5=EEE306#4=⋯=EEEEEE306=EEEEE10306=⋯=101010101010306

E3#1#8#4

=E3#1#(E3#1#8#3)

=E3#1#(E3#1#(E3#1#8#2))

=E3#1#(E3#1#(E3#1#(E3#1#8#1)))

=E3#1#(E3#1#(E3#1#(E3#1#8)))

=E3#1#(E3#1#(E3#1#(E3#(E3#1#7))))

=⋯

关于它的强度,我们有如下结论:

a↑cb=E[a]1#1#⋯1#⏟c−1个1b[2]

Nathan Ho 和 Wojowu 证明了超 E 记号规则的停机性。[3]

扩展定义

扩展的超 E 记号

扩展的超 E 记号允许在每个条目之间显示多个 #。为了这个定义,#n 是 n 个连续的 # 的简写。例如,完整表达式将写成E[b]a1#n1a2#n2⋯#ni−1ai,其中 ai,ni 都是自然数。

以下为操作规则,其中&指序列的其余部分。

  1. E[b]x=bx
  2. 末项是 1 的情况下,E[b]&#ni−1ai#ni1=E[b]&#ni−1ai
  3. 如果 ni−1>1,E[b]&#ni−2ai−1#ni−1ai=E[b]&#ni−2ai−1#ni−1−1ai−1#ni−1ai−1
  4. 否则,E[b]&#ni−2ai−1#ai=E[b]&#ni−2(E[b]&#ni−2ai−1#(ai−1))

通俗的说,序列只有一个参数、末项是 1、末项之前是单独的 # 的情况,和原超 E 记号是相同的。只有末项之前是多于 1 个 # 的情况下,ai−1#ni−1ai=ai−1#ni−1−1ai−1#ni−1−1ai−1#ni−1−1⋯ai−1⏟n个ai−1.

举例:

E5#22#33

=E5#22#22#22

=E5#22#22#2

=E5#22#2(E5#22#22#1)

=E5#22#2(E5#22#22)

=……

它的极限 FGH 增长率是 ωω。

级联 E 记号

以上讨论暗示着我们可以引入一个超越一切 En#mn 的记号。实际我们选取的是如下记号:Ea##n=Ea#nn。这一做法实际上是收到了 FGH 中 ω 的启发。

一般的,我们允许级联 E 记号中出现形如 #X1×#X2×⋯#Xn−1×#Xn 的超分隔符,其中的 Xn 为正整数,或者为一个合法的超分隔符,可以类比康托范式。级联 E 记号的合法表达式为 E[a]a1&1a2&2⋯an&n,其中 ai 是正整数,&i 是合法的超分隔符。下面我们给出级联 E 记号的递归定义:

令 &k 为第 k 个超分隔符,以及 L(&k) 为第 k 个超分隔符最右端的 #n,% 为合法表达式。

  1. E[a]b=ab
  2. 如果 L(&n−1)≠#n,则 E[a]b%X#X#n%c=E[a]b%X#(X#n−1)b%b
  3. E%a#n1=E%a
  4. 如果 L(&n−1)=#n 且 &k≠#,则 E%aX#nb=E%aX#n−1aX#n(b−1)
  5. E%a#b=E%(E%a#(b−1))

我们有如下的展开示例:

E10##3=E###3

E10##10##3=E10##10###10

E10###16=E10##1610

等等。级联 E 记号的极限 Ea###⋯⏟n个#n 的 FGH 增长率是ε0。

参考资料

  1. ↑ Large Numbers. 4.3.1 - A 2nd Grader's Close Encounter with the Infinite. (EB/OL), Large Numbers. https://sites.google.com/site/largenumbers/home/4-3/4-3-1-foray
  2. ↑ Kyodaisuu (2021). Comparison of up-arrow notation with hyper-E notation. (EB/OL), Googology Wiki. https://googology.fandom.com/wiki/User_blog:Kyodaisuu/Comparison_of_up-arrow_notation_with_hyper-E_notation
  3. ↑ Snappizz. Termination. (EB/OL), Snappizz. https://web.archive.org/web/20160513034718/http://snappizz.com/termination