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-1-Y

来自Googology Wiki

-1-Y 是一种 Worm 型序数记号。−1−Y 等价于 1 row Y。

定义

合法式

一个合法的 -1-Y 表达式是形如 S=(s1,s2,⋯,sn),且满足 n,s1,s2,⋯,sn∈ℕ,s1=1 的序列(特别地,空序列 () 是合法的 -1-Y 表达式)。

-1-Y 的极限基本列是 (1,1), (1,2), (1,3), ...

例:

  • (1,3,3) 是一个合法的 -1-Y 表达式
  • (Ω,1,2) 不是一个合法的 -1-Y 表达式,因为 Ω∉ℕ
  • (1,9) 是一个合法的 -1-Y 表达式

结构

合法的 -1-Y 表达式可以分为零表达式、后继表达式、极限表达式,其定义如下:

  • 零表达式:满足 n=0 的表达式,即空序列 ()
  • 后继表达式:满足 n>0 且 sn=1 的表达式,例如 (1,3,1)
  • 极限表达式:满足 n>0 且 sn>1 的表达式,例如 (1,3,2)

一个 -1-Y 的极限表达式由以下四个部分组成:

  1. 末项(Last Term)
  2. 坏部(Bad Part)
  3. 坏根(Bad Root)
  4. 好部(Good Part)

末项:对于最大下标为 n 的 -1-Y 表达式 S=(s1,s2,⋯,sn),其末项 L=sn,即 S=(s1,s2,⋯,L)

坏根:对于 S=(s1,s2,⋯,sn)|L=sn,令 k=max⁡{1≤k<n|sk<sn},那么坏根定义为 r=sk,即 S=(s1,s2,⋯,r,⋯,L)。通俗的说,是最靠右的小于末项的项。因为极限表达式满足 L=sn>1 且 s1=1,所以坏根总是存在的。

坏部:对于 S=(s1,s2,⋯,sk,⋯,sn)|L=sn,r=sk,坏部定义为 B=(sk+1,sk+1,⋯,sn−1)。通俗地说,是坏根(不含)到末项(含)的部分.坏部最短为 1 项。

好部:对于 S=(s1,s2,⋯,sk,⋯,sn)|L=sn,r=sk,好部定义为 G=(s1,s2,⋯,sk−1),即 S=(G,r,B)。通俗地说,好部是坏部之前的部分。好部可以为空。

展开

对于一个合法的 -1-Y 表达式 S=(s1,s2,…,sn−1,sn),其展开规则如下:

  • 如果 S 是零表达式,则 S 代表序数 0
  • 如果 S 是后继表达式,则其前驱是 S′=(s1,s2,…,sn−1)
  • 如果 S 是极限表达式,则根据前文定义确定好部、坏部,得到 S=(G,r,B),则其基本列的第 m 项定义为 S[m]=(G,r,B,B,B,⋯,B⏟m),其中 m∈ℕ。或者说 S 的展开式为 (G,r,B,B,B,⋯⏟ω)。

举例:

S=(1,3,3,3)

末项是标绿的 3,坏根是从右往左数第一个比 3 小的数,也就是标红色的 1。

接下来,根据坏部的定义可以知道坏部是 (3,3,3)。

坏根之前的好部不用管,末项 -1:

S=(1,3,3,2)

复制坏部:

S=(1,3,3,2,3,3,2,⋯)

我们就成功地展开了一个 -1-Y 表达式。

与 PrSS 的对应

合法 PrSS 表达式一定是一个合法 -1-Y 表达式,但合法 -1-Y 表达式不一定是合法 PrSS 表达式。两者的极限表达式不同。若将-1-Y中差大于 1 的相邻项之间被省略的连续的项补回去,那么它将变回 PrSS。我们有:

-1-Y(1)=PrSS(1)=1

-1-Y(1,1)=PrSS(1,1)=2

-1-Y(1,2)=PrSS(1,2)=ω

-1-Y(1,2,1)=PrSS(1,2,1)=ω+1

-1-Y(1,2,1,2)=PrSS(1,2,1,2)=ω⋅2

-1-Y(1,2,2)=PrSS(1,2,2)=ω2

-1-Y(1,3)=PrSS(1,2,3)=ωω

-1-Y(1,3,1)=PrSS(1,2,3,1)=ωω+1

-1-Y(1,3,1,1)=PrSS(1,2,3,1,1)=ωω+2

-1-Y(1,3,1,2)=PrSS(1,2,3,1,2)=ωω+ω

-1-Y(1,3,1,2,1,2)=PrSS(1,2,3,1,2,1,2)=ωω+ω⋅2

-1-Y(1,3,1,2,2)=PrSS(1,2,3,1,2,2)=ωω+ω2

-1-Y(1,3,1,3)=PrSS(1,2,3,1,2,3)=ωω⋅2

-1-Y(1,3,2)=PrSS(1,2,3,2)=ωω+1

-1-Y(1,3,2,1,3)=PrSS(1,2,3,2,1,2,3)=ωω+1+ωω

-1-Y(1,3,2,1,3,2)=PrSS(1,2,3,2,1,2,3,2)=ωω+1⋅2

-1-Y(1,3,2,2)=PrSS(1,2,3,2,2)=ωω+2

-1-Y(1,3,2,3)=PrSS(1,2,3,2,3)=ωω⋅2

-1-Y(1,3,2,3,2)=PrSS(1,2,3,2,3,2)=ωω⋅2+1

-1-Y(1,3,2,3,2,3)=PrSS(1,2,3,2,3,2,3)=ωω⋅3

-1-Y(1,3,2,3,2,3,2)=PrSS(1,2,3,2,3,2,3,2)=ωω⋅3+1

-1-Y(1,3,3)=PrSS(1,2,3,3)=ωω2

-1-Y(1,3,3,2)=PrSS(1,2,3,3,2)=ωω2+1

-1-Y(1,3,3,2,3)=PrSS(1,2,3,3,2,3)=ωω2+ω

-1-Y(1,3,3,2,3,2,3)=PrSS(1,2,3,3,2,3,2,3)=ωω2+ω⋅2

-1-Y(1,3,3,2,3,2,3,2)=PrSS(1,2,3,3,2,3,2,3,2)=ωω2+ω⋅2+1

-1-Y(1,3,3,2,3,3)=PrSS(1,2,3,3,2,3,3)=ωω2⋅2

-1-Y(1,3,3,2,3,3,2)=PrSS(1,2,3,3,2,3,3,2)=ωω2⋅2+1

-1-Y(1,3,3,2,3,3,2,3,3,2)=PrSS(1,2,3,3,2,3,3,2,3,3)=ωω2⋅3+1

-1-Y(1,3,3,3)=PrSS(1,2,3,3,3)=ωω3

-1-Y(1,4)=PrSS(1,2,3,4)=ωωω

-1-Y(1,4,2)=PrSS(1,2,3,4,2)=ωωω+1

-1-Y(1,4,2,3)=PrSS(1,2,3,4,2,3)=ωωω+ω

-1-Y(1,4,2,3,2,3)=PrSS(1,2,3,4,2,3,2,3)=ωωω+ω⋅2

-1-Y(1,4,2,3,3)=PrSS(1,2,3,4,2,3,3)=ωωω+ω2

-1-Y(1,4,2,4)=PrSS(1,2,3,4,2,3,4)=ωωω⋅2

-1-Y(1,4,2,4,2)=PrSS(1,2,3,4,2,3,4,2)=ωωω⋅2+1

-1-Y(1,4,2,4,2,4,2)=PrSS(1,2,3,4,2,3,4)=ωωω⋅3+1

-1-Y(1,4,3)=PrSS(1,2,3,4,3)=ωωω+1

-1-Y(1,4,3,2)=PrSS(1,2,3,4,3,2)=ωωω+1+1

-1-Y(1,4,3,2,3)=PrSS(1,2,3,4,3,2,3)=ωωω+1+ω

-1-Y(1,4,3,2,4)=PrSS(1,2,3,4,3,2,3,4)=ωωω+1+ωω

-1-Y(1,4,3,2,4,2,4)=PrSS(1,2,3,4,3,2,3,4,2,3,4)=ωωω+1+ωω⋅2

-1-Y(1,4,3,2,4,3)=PrSS(1,2,3,4,3,2,3,4,3)=ωωω+1⋅2

-1-Y(1,4,3,2,4,3,2)=PrSS(1,2,3,4,3,2,3,4,3,2)=ωωω+1⋅2+1

-1-Y(1,4,3,2,4,3,2,4,3,2)=PrSS(1,2,3,4,3,2,3,4,3,2,3,4,3,2)=ωωω+1⋅3+1

-1-Y(1,4,3,3)=PrSS(1,2,3,4,3,3)=ωωω+2

-1-Y(1,4,3,3,3)=PrSS(1,2,3,4,3,3,3)=ωωω+3

-1-Y(1,4,3,4)=PrSS(1,2,3,4,3,4)=ωωω⋅2

-1-Y(1,4,3,4,3)=PrSS(1,2,3,4,3,4,3)=ωωω⋅2+1

-1-Y(1,4,3,4,3,4,3)=PrSS(1,2,3,4,3,4,3,4,3)=ωωω⋅3+1

-1-Y(1,4,4)=PrSS(1,2,3,4,4)=ωωω2

-1-Y(1,4,4,4)=PrSS(1,2,3,4,4,4)=ωωω3

-1-Y(1,5)=PrSS(1,2,3,4,5)=ωωωω

由此可见,-1-Y 的第二项每增加一,ω 指数塔就增加一层。因此 -1-Y 的极限和 PrSS 相同,均为 SCO,即

-1-Y(1,ω)=PrSS(1,2,3,4,5,⋯)=ε0

这就是 −1−Y 序列的极限,它与 PrSS 具有完全相同的序数结构。

拓展

超限 -1-Y

-1-Y 记号的拓展为超限 -1-Y。规则为:

结构

合法表达式的要求改为:满足 n∈ℕ,s1,s2,⋯,sn<Ω,s1=1 的序列。

极限表达式的定义改为:满足 n>0 且 sn≠1 的表达式。末项、坏部、坏根、好部的定义同 -1-Y。

展开

对于一个合法的超限 -1-Y 表达式 S=(s1,s2,…,sn−1,sn),其展开规则如下:

  • 如果 S 是零表达式,则 S 代表序数 0
  • 如果 S 是后继表达式,则其前驱是 S′=(s1,s2,…,sn−1)
  • 如果 S 是不以极限序数结尾的极限表达式,则展开同 -1-Y
  • 如果 S 是以极限序数结尾的极限表达式,则其基本列的第 m 项定义为 S[m]=(s1,s2,…,sn−1,sn[m])

举例:

S=(1,ωω,ω+1)

末项是标绿的 ω+1,坏根是从右往左数第一个比 ω+1 小的数,也就是标红色的 1。

接下来,根据坏部的定义可以知道坏部是 (ωω,ω)。

坏根之前的好部不用管,末项 -1:

S=(1,ωω,ω)

复制坏部:

S=(1,ωω,ω,ωω,ω,⋯)

我们就成功地展开了一个超限 -1-Y 表达式。

强度

超限 -1-Y 的极限为 ψ(ΩΩ)。

分析可参见词条超限-1-Y VS Veblen 函数。