PrSS 和康托范式之间存在直接的转换关系.下面介绍 PrSS 到康托范式的转换:
对于待转换的 PrSS 表达式 ,首先找到 中所有的项 ,以这些 为起点把 分为若干个以 开头的子表达式,并在中间用加号连接.如果一个子表达式只有一项,即 ,则将其变为 .否则,将 变换为 ,其中 是将 中所有的项都减一后得到的表达式.
然后继续对 递归地进行操作,直到无法操作为止,就得到了对应的康托范式.
例如 PrSS 表达式 ,首先把它分为若干个 开头的子表达式并用加号连接,得到 ,随后将每个子表达式按照 的形式变换,得到 .随后,把指数上的 PrSS 继续递归变换. 变换为 . 变换为 .而 就是 .因此我们便得到了 对应的康托范式 .
证明
设 是一个 PrSS 表达式,我们用 表示 所对应的序数。例如,若 ,则 。
设 是两个 PrSS 表达式,我们用 表示将 首尾相连得到的 PrSS 表达式。例如,若 ,,则 。
设 是一个 PrSS 表达式,我们用 表示首项为 ,其余项为 中每一项 得到的自然数列。例如,若 ,则 。
设 是一个 PrSS 表达式,我们用 表示首项为在 结尾添加一项 得到的自然数列。例如,若 ,则 。
下面我们证明 PrSS 表达式与康托范式的互译方法。证明过程分为三步:
- 设 是两个 PrSS 表达式,则 。
- 设 是一个 PrSS 表达式,且除首项为 外不含其他 项,则 。
- 设 是一个 PrSS 表达式,则 。
命题 1:设 是两个 PrSS 表达式,则 。
对 使用超限归纳法。
若 是空表达式,则 且 。所以 成立。
若 是后继表达式,设 ,则 。
根据归纳假设,有 。
所以 。
若 是极限表达式,设 的展开式为 。
从坏根的定义可以看出, 的坏根位于 部分,所以 的坏部包含于 部分,所以 的展开式为 。
根据归纳假设,。
所以 。
由超限归纳法我们得出,对任意 PrSS 表达式 ,有 。
命题 2:设 是一个 PrSS 表达式,且除首项为 外不含其他 项,则 。
从坏根的定义可以看出, 的坏根是首项 ,所以 的展开式为 ,其中第 项为 个 首尾相连。
根据命题 1,这个基本列的第 项为 。所以 。
命题 3:设 是一个 PrSS 表达式,则 。
对 使用超限归纳法。
若 是空表达式,则 且 。所以 成立。
若 是后继表达式,设 ,则 。
根据归纳假设,有 。
因为 除首项为 外不含其他 项,根据命题 2,有 。
所以 。
若 是极限表达式,设 的展开式为 。
从坏根的定义可以看出, 的坏根位于 部分,所以 的坏部包含于 部分,所以 的展开式为 。
根据归纳假设,。
所以 。
由超限归纳法我们得出,对任意 PrSS 表达式 ,有 。