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PrSS VS 康托范式:修订间差异

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互译方法:​ 补充证明
 
(未显示同一用户的2个中间版本)
第2行: 第2行:


== 枚举 ==
== 枚举 ==
<math>(0)=1</math>
{| class="wikitable"
|-
! PrSS 表达式 !! 康托范式
|-
| <math>(0)</math> || <math>1</math>
|-
| <math>(0,0)</math> || <math>2</math>
|-
| <math>(0,0,0)</math> || <math>3</math>
|-
| <math>(0,1)=({\color{red}0},{\color{green}0},{\color{blue}0},\cdots)</math> || <math>\omega</math>
|-
| <math>(0,1,0)</math> || <math>\omega+1</math>
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| <math>(0,1,0,0)</math> || <math>\omega+2</math>
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|-
| <math>(0,1,1,0,1,1,0,1,1)</math> || <math>\omega^{2}\times 3</math>
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| <math>(0,1,2,1)=({\color{red}0,1,2},{\color{green}0,1,2},{\color{blue}0,1,2},\cdots)</math> || <math>\omega^{\omega+1}</math>
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| <math>(0,1,2,1,0,1,2)</math> || <math>\omega^{\omega+1}+\omega^{\omega}</math>
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| <math>(0,1,2,1,0,1,2,1)</math> || <math>\omega^{\omega+1}\times 2</math>
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| <math>(0,1,2,1,1)=({\color{red}0,1,2,1},{\color{green}0,1,2,1},{\color{blue}0,1,2,1},\cdots)</math> || <math>\omega^{\omega+2}</math>
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| <math>(0,1,2,1,1,1)</math> || <math>\omega^{\omega+3}</math>
|-
| <math>(0,1,2,1,2)=(0,1,2,{\color{red}1},{\color{green}1},{\color{blue}1},\cdots)</math> || <math>\omega^{\omega\times 2}</math>
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| <math>(0,1,2,1,2,1)</math> || <math>\omega^{\omega\times 2+1}</math>
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| <math>(0,1,2,1,2,1,2)</math> || <math>\omega^{\omega\times 3}</math>
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| <math>(0,1,2,2)=(0,{\color{red}1,2},{\color{green}1,2},{\color{blue}1,2},\cdots)</math> || <math>\omega^{\omega^{2}}</math>
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| <math>(0,1,2,2,1)</math> || <math>\omega^{\omega^{2}+1}</math>
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| <math>(0,1,2,2,1,2)</math> || <math>\omega^{\omega^{2}+\omega}</math>
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| <math>(0,1,2,2,1,2,1)</math> || <math>\omega^{\omega^{2}+\omega+1}</math>
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| <math>(0,1,2,2,1,2,1,2)</math> || <math>\omega^{\omega^{2}+\omega\times 2}</math>
|-
| <math>(0,1,2,2,1,2,2)=(0,1,2,2,{\color{red}1,2},{\color{green}1,2},{\color{blue}1,2},\cdots)</math> || <math>\omega^{\omega^{2}*2}</math>
|-
| <math>(0,1,2,2,2)=(0,{\color{red}1,2,2},{\color{green}1,2,2},{\color{blue}1,2,2},\cdots)</math> || <math>\omega^{\omega^{3}}</math>
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| <math>(0,1,2,3)=(0,1,{\color{red}2},{\color{green}2},{\color{blue}2},\cdots)</math> || <math>\omega^{\omega^{\omega}}</math>
|-
| <math>(0,1,2,3,2)</math> || <math>\omega^{\omega^{\omega+1}}</math>
|-
| <math>(0,1,2,3,2,3)</math> || <math>\omega^{\omega^{\omega\times 2}}</math>
|-
| <math>(0,1,2,3,3)</math> || <math>\omega^{\omega^{\omega^{2}}}</math>
|-
| <math>(0,1,2,3,4)=(0,1,2,{\color{red}3},{\color{green}3},{\color{blue}3},\cdots)</math> || <math>\omega^{\omega^{\omega^{\omega}}}</math>
|-
| <math>(0,1,2,3,4,5,...)=\mathrm{Limit\ of\ PrSS} </math> || <math>\varepsilon_{0}</math>  
|}


<math>(0,0)=2</math>
最终得到,PrSS 的极限是 <math>\varepsilon_0</math>.


<math>(0,0,0)=3</math>
== 互译方法 ==
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:


<math>(0,1)=({\color{red}0},{\color{green}0},\cdots,{\color{blue}0})=\omega</math>
对于待转换的 PrSS 表达式 <math>S</math>,首先找到 <math>S</math> 中所有的项 <math>0</math>,以这些 <math>0</math> 为起点把 <math>S</math> 分为若干个以 <math>0</math> 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 <math>(0)</math>,则将其变为 <math>1</math>.否则,将 <math>(0,X)</math> 变换为 <math>\omega^{X'}</math>,其中 <math>X'</math> 是将 <math>X</math> 中所有的项都减一后得到的表达式.


<math>(0,1,0)=\omega+1</math>
然后继续对 <math>X'</math> 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.


<math>(0,1,0,0)=\omega+2</math>
例如 PrSS 表达式 <math>(0,1,2,2,0,1,2,1,1,0,1,2,1,1,0,1,1,1)</math>,首先把它分为若干个 <math>0</math> 开头的子表达式并用加号连接,得到 <math>(0,1,2,2)+(0,1,2,1,1)+(0,1,2,1,1)+(0,1,1,1)</math>,随后将每个子表达式按照 <math>(0,X)\mapsto\omega^{X'}</math> 的形式变换,得到 <math>\omega^{(0,1,1)} +\omega ^{(0,1,0,0)}+\omega^{(0,1,0,0)}+\omega^{(0,0,0)}</math>.随后,把指数上的 PrSS 继续递归变换.<math>(0,1,1)</math> 变换为 <math>\omega^{(0,0)}=\omega^{1+1}=\omega^2</math>.<math>(0,1,0,0)</math> 变换为 <math>\omega^1+1+1=\omega+2</math>.而 <math>(0,0,0)</math> 就是 <math>1+1+1=3</math>.因此我们便得到了 <math>(0,1,2,2,0,1,2,1,1,0,1,2,1,1,0,1,1,1)</math> 对应的康托范式 <math>\omega^{\omega^2}+\omega^{\omega+2}\times 2+\omega^3</math>


<math>(0,1,0,1)=(0,1,{\color{red}0},{\color{green}0},\cdots,{\color{blue}0})=\omega\times 2</math>
=== 证明 ===
设 <math>S</math> 是一个 PrSS 表达式,我们用 <math>T(S)</math> 表示 <math>S</math> 所对应的序数。例如,若 <math>S=(0,1,2)</math>,则 <math>T(S)=\omega^\omega</math>


<math>(0,1,0,1,0,1)=\omega\times 3</math>
<math>S_1,S_2</math> 是两个 PrSS 表达式,我们用 <math>(S_1,S_2)</math> 表示将 <math>S_1,S_2</math> 首尾相连得到的 PrSS 表达式。例如,若 <math>S_1=(0,1,2)</math>,<math>S_2=(0,1)</math>,则 <math>(S_1,S_2)=(0,1,2,0,1)</math>


<math>(0,1,1)=({\color{red}0,1},{\color{green}0,1},\cdots,{\color{blue}0,1})=\omega^{2}</math>
设 <math>S</math> 是一个 PrSS 表达式,我们用 <math>(0,S+1)</math> 表示首项为 <math>0</math>,其余项为 <math>S</math> 中每一项 <math>+1</math> 得到的自然数列。例如,若 <math>S=(0,1,2,0,1)</math>,则 <math>(0,S+1)=(0,1,2,3,1,2)</math>


<math>(0,1,1,0)=\omega^{2}+1</math>
<math>S</math> 是一个 PrSS 表达式,我们用 <math>(S,1)</math> 表示首项为在 <math>S</math> 结尾添加一项 <math>1</math> 得到的自然数列。例如,若 <math>S=(0,1,2,1)</math>,则 <math>(S,1)=(0,1,2,1,1)</math>


<math>(0,1,1,0,1)=\omega^{2}+\omega</math>
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:


<math>(0,1,1,0,1,0)=\omega^{2}+\omega+1</math>
# 设 <math>S_1,S_2</math> 是两个 PrSS 表达式,则 <math>T((S_1,S_2))=T(S_1)+T(S_2)</math>。
# 设 <math>S</math> 是一个 PrSS 表达式,且除首项为 <math>0</math> 外不含其他 <math>0</math> 项,则 <math>T((S,1))=T(S)\cdot\omega</math>。
# 设 <math>S</math> 是一个 PrSS 表达式,则 <math>T((0,S+1))=\omega^{T(S)}</math>


<math>(0,1,1,0,1,0,1)=\omega^{2}+\omega\times 2</math>
命题 1:设 <math>S_1,S_2</math> 是两个 PrSS 表达式,则 <math>T((S_1,S_2))=T(S_1)+T(S_2)</math>。
对 <math>S_2</math> 使用超限归纳法。
若 <math>S_2</math> 是空表达式,则 <math>T(S_2)=0</math> 且 <math>(S_1,S_2)=S_1</math>。所以 <math>T((S_1,S_2))=T(S_1)+T(S_2)</math> 成立。
若 <math>S_2</math> 是后继表达式,设 <math>S_2=(S_3,0)</math>,则 <math>T(S_2)=T(S_3)+1</math>。
根据归纳假设,有 <math>T((S_1,S_3))=T(S_1)+T(S_3)</math>。
所以 <math>T((S_1,S_2))=T((S_1,S_3,0))=T((S_1,S_3))+1=(T(S_1)+T(S_3))+1=T(S_1)+(T(S_3)+1)=T(S_1)+T(S_2)</math>。
若 <math>S_2</math> 是极限表达式,设 <math>S_2</math> 的展开式为 <math>R_0,R_1,R_2,\cdots</math>。
从坏根的定义可以看出,<math>(S_1,S_2)</math> 的坏根位于 <math>S_2</math> 部分,所以 <math>(S_1,S_2)</math> 的坏部包含于 <math>S_2</math> 部分,所以 <math>(S_1,S_2)</math> 的展开式为 <math>(S_1,R_0),(S_1,R_1),(S_1,R_2),\cdots</math>。
根据归纳假设,<math>T(S_1,R_n)=T(S_1)+T(R_n),\quad\forall n\in\N</math>。
所以 <math>T((S_1,S_2))=\sup\{T(S_1,R_0),T(S_1,R_1),T(S_1,R_2),\cdots\}=\sup\{T(S_1)+T(R_0),T(S_1)+T(R_1),T(S_2)+T(R_2),\cdots\}=T(S_1)+\sup\{T(R_0),T(R_1),T(R_2),\cdots\}=T(S_1)+T(S_2)</math>。
由超限归纳法我们得出,对任意 PrSS 表达式 <math>S_2</math>,有 <math>T((S_1,S_2))=T(S_1)+T(S_2)</math>


<math>(0,1,1,0,1,1)=(0,1,1,{\color{red}0,1},{\color{green}0,1},\cdots,{\color{blue}0,1})=\omega^{2}\times 2</math>
命题 2:设 <math>S</math> 是一个 PrSS 表达式,且除首项为 <math>0</math> 外不含其他 <math>0</math> 项,则 <math>T((S,1))=T(S)\cdot\omega</math>
 
<math>(0,1,1,0,1,1,0,1,1)=\omega^{2}\times 3</math>
从坏根的定义可以看出,<math>(S,1)</math> 的坏根是首项 <math>0</math>,所以 <math>(S,1)</math> 的展开式为 <math>(),S,(S,S),\cdots</math>,其中第 <math>n</math> 项为 <math>n</math> <math>S</math> 首尾相连。
 
根据命题 1,这个基本列的第 <math>n</math> 项为 <math>T(S)\cdot n</math>。所以 <math>T((S,1))=\sup\{T(S)\cdot 0,T(S)\cdot 1,T(S),\cdot 2\}=T(S)\cdot\omega</math>
<math>(0,1,1,1)=({\color{red}0,1,1},{\color{green}0,1,1},\cdots,{\color{blue}0,1,1})=\omega^{3}</math>
 
<math>(0,1,1,1,1)=\omega^{4}</math>
 
<math>(0,1,2)=(0,{\color{red}1},{\color{green}1},\cdots,{\color{blue}1})=\omega^{\omega}</math>
 
<math>(0,1,2,0,1,2)=\omega^{\omega}\times 2</math>
 
<math>(0,1,2,1)=({\color{red}0,1,2},{\color{green}0,1,2},\cdots,{\color{blue}0,1,2})=\omega^{\omega+1}</math>
 
<math>(0,1,2,1,0,1,2)=\omega^{\omega+1}+\omega^{\omega}</math>
 
<math>(0,1,2,1,0,1,2,1)=\omega^{\omega+1}\times 2</math>
 
<math>(0,1,2,1,1)=({\color{red}0,1,2,1},{\color{green}0,1,2,1},\cdots,{\color{blue}0,1,2,1})=\omega^{\omega+2}</math>
 
<math>(0,1,2,1,1,1)=\omega^{\omega+3}</math>
 
<math>(0,1,2,1,2)=(0,1,2,{\color{red}1},{\color{green}1},\cdots,{\color{blue}1})=\omega^{\omega\times 2}</math>
 
<math>(0,1,2,1,2,1)=\omega^{\omega\times 2+1}</math>
 
<math>(0,1,2,1,2,1,2)=\omega^{\omega\times 3}</math>
 
<math>(0,1,2,2)=(0,{\color{red}1,2},{\color{green}1,2},\cdots,{\color{blue}1,2})=\omega^{\omega^{2}}</math>
 
<math>(0,1,2,2,1)=\omega^{\omega^{2}+1}</math>
 
<math>(0,1,2,2,1,2)=\omega^{\omega^{2}+\omega}</math>
 
<math>(0,1,2,2,1,2,1)=\omega^{\omega^{2}+\omega+1}</math>
 
<math>(0,1,2,2,1,2,1,2)=\omega^{\omega^{2}+\omega\times 2}</math>
 
<math>(0,1,2,2,1,2,2)=(0,1,2,2,{\color{red}1,2},{\color{green}1,2},\cdots,{\color{blue}1,2})=\omega^{\omega^{2}*2}</math>
 
<math>(0,1,2,2,2)=(0,{\color{red}1,2,2},{\color{green}1,2,2},\cdots,{\color{blue}1,2,2})=\omega^{\omega^{3}}</math>
 
<math>(0,1,2,3)=(0,1,{\color{red}2},{\color{green}2},\cdots,{\color{blue}2})=\omega^{\omega^{\omega}}</math>
 
<math>(0,1,2,3,2)=\omega^{\omega^{\omega+1}}</math>
 
<math>(0,1,2,3,2,3)=\omega^{\omega^{\omega\times 2}}</math>
 
<math>(0,1,2,3,3)=\omega^{\omega^{\omega^{2}}}</math>
 
<math>(0,1,2,3,4)=(0,1,2,{\color{red}3},{\color{green}3},\cdots,{\color{blue}3})=\omega^{\omega^{\omega^{\omega}}}</math>
 
<math>(0,1,2,3,4,5,...)= \mathrm{Limit\ of\ PrSS} =\varepsilon_{0}</math>
 
最终得到,PrSS 的极限是 <math>\varepsilon_0</math>.
 
== 互译方法 ==
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 <math>S</math>,首先找到 <math>S</math> 中所有的项 <math>0</math>,以这些 <math>0</math> 为起点把 <math>S</math> 分为若干个以 <math>0</math> 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 <math>(0)</math>,则将其变为 <math>1</math>.否则,将 <math>(0,X)</math> 变换为 <math>\omega^{X'}</math>,其中 <math>X'</math> 是将 <math>X</math> 中所有的项都减一后得到的表达式.
 
然后继续对 <math>X'</math> 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 <math>(0,1,2,2,0,1,2,1,1,0,1,2,1,1,0,1,1,1)</math>,首先把它分为若干个 <math>0</math> 开头的子表达式并用加号连接,得到 <math>(0,1,2,2)+(0,1,2,1,1)+(0,1,2,1,1)+(0,1,1,1)</math>,随后将每个子表达式按照 <math>(0,X)\mapsto\omega^{X'}</math> 的形式变换,得到 <math>\omega^{(0,1,1)} +\omega ^{(0,1,0,0)}+\omega^{(0,1,0,0)}+\omega^{(0,0,0)}</math>.随后,把指数上的 PrSS 继续递归变换.<math>(0,1,1)</math> 变换为 <math>\omega^{(0,0)}=\omega^{1+1}=\omega^2</math>.<math>(0,1,0,0)</math> 变换为 <math>\omega^1+1+1=\omega+2</math>.而 <math>(0,0,0)</math> 就是 <math>1+1+1=3</math>.因此我们便得到了 <math>(0,1,2,2,0,1,2,1,1,0,1,2,1,1,0,1,1,1)</math> 对应的康托范式 <math>\omega^{\omega^2}+\omega^{\omega+2}\times 2+\omega^3</math>


命题 3:设 <math>S</math> 是一个 PrSS 表达式,则 <math>T((0,S+1))=\omega^{T(S)}</math>。
对 <math>S</math> 使用超限归纳法。
若 <math>S</math> 是空表达式,则 <math>T(S)=0</math> 且 <math>(0,S+1)=(0)</math>。所以 <math>T((0,S+1))=1=\omega^0=\omega^{T(S)}</math> 成立。
若 <math>S</math> 是后继表达式,设 <math>S=(S',0)</math>,则 <math>T(S)=T(S')+1</math>。
根据归纳假设,有 <math>T((0,S'+1))=\omega^{T(S')}</math>。
因为 <math>(0,S'+1)</math> 除首项为 <math>0</math> 外不含其他 <math>0</math> 项,根据命题 2,有 <math>T((0,S'+1,1))=T((0,S'+1))\cdot\omega</math>。
所以 <math>T((0,S+1))=T((0,S'+1,1))=T((0,S'+1))\cdot\omega=\omega^{T(S')}\cdot\omega=\omega^{T(S')+1}=\omega^{T(S)}</math>。
若 <math>S</math> 是极限表达式,设 <math>S</math> 的展开式为 <math>S_0,S_1,S_2,\cdots</math>。
从坏根的定义可以看出,<math>(0,S+1)</math> 的坏根位于 <math>S+1</math> 部分,所以 <math>(0,S+1)</math> 的坏部包含于 <math>S+1</math> 部分,所以 <math>(0,S+1)</math> 的展开式为 <math>(0,S_0+1),(0,S_1+1),(0,S_2+1)\cdots</math>。
根据归纳假设,<math>T(0,S_n+1)=\omega^{T(S_n)},\quad\forall n\in\N</math>。
所以 <math>T((0,S+1))=\sup\{T(0,S_0+1),T(0,S_1+1),T(0,S_2+1),\cdots\}=\sup\{\omega^{T(S_0)},\omega^{T(S_1)},\omega^{T(S_2)},\cdots\}=\omega^{\sup\{T(S_0),T(S_1),T(S_2),\cdots\}}=\omega^{T(S)}</math>。
由超限归纳法我们得出,对任意 PrSS 表达式 <math>S</math>,有 <math>T((0,S+1))=\omega^{T(S)}</math>。


[[分类:分析]]
[[分类:分析]]

2025年7月5日 (六) 18:10的最新版本

本条目展示 PrSS康托范式的列表分析和互译方法。

枚举

PrSS 表达式 康托范式
(0) 1
(0,0) 2
(0,0,0) 3
(0,1)=(0,0,0,) ω
(0,1,0) ω+1
(0,1,0,0) ω+2
(0,1,0,1)=(0,1,0,0,0,) ω×2
(0,1,0,1,0,1) ω×3
(0,1,1)=(0,1,0,1,0,1,) ω2
(0,1,1,0) ω2+1
(0,1,1,0,1) ω2+ω
(0,1,1,0,1,0) ω2+ω+1
(0,1,1,0,1,0,1) ω2+ω×2
(0,1,1,0,1,1)=(0,1,1,0,1,0,1,0,1,) ω2×2
(0,1,1,0,1,1,0,1,1) ω2×3
(0,1,1,1)=(0,1,1,0,1,1,0,1,1,) ω3
(0,1,1,1,1) ω4
(0,1,2)=(0,1,1,1,) ωω
(0,1,2,0,1,2) ωω×2
(0,1,2,1)=(0,1,2,0,1,2,0,1,2,) ωω+1
(0,1,2,1,0,1,2) ωω+1+ωω
(0,1,2,1,0,1,2,1) ωω+1×2
(0,1,2,1,1)=(0,1,2,1,0,1,2,1,0,1,2,1,) ωω+2
(0,1,2,1,1,1) ωω+3
(0,1,2,1,2)=(0,1,2,1,1,1,) ωω×2
(0,1,2,1,2,1) ωω×2+1
(0,1,2,1,2,1,2) ωω×3
(0,1,2,2)=(0,1,2,1,2,1,2,) ωω2
(0,1,2,2,1) ωω2+1
(0,1,2,2,1,2) ωω2+ω
(0,1,2,2,1,2,1) ωω2+ω+1
(0,1,2,2,1,2,1,2) ωω2+ω×2
(0,1,2,2,1,2,2)=(0,1,2,2,1,2,1,2,1,2,) ωω2*2
(0,1,2,2,2)=(0,1,2,2,1,2,2,1,2,2,) ωω3
(0,1,2,3)=(0,1,2,2,2,) ωωω
(0,1,2,3,2) ωωω+1
(0,1,2,3,2,3) ωωω×2
(0,1,2,3,3) ωωω2
(0,1,2,3,4)=(0,1,2,3,3,3,) ωωωω
(0,1,2,3,4,5,...)=Limit of PrSS ε0

最终得到,PrSS 的极限是 ε0.

互译方法

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 S,首先找到 S 中所有的项 0,以这些 0 为起点把 S 分为若干个以 0 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 (0),则将其变为 1.否则,将 (0,X) 变换为 ωX,其中 X 是将 X 中所有的项都减一后得到的表达式.

然后继续对 X 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 (0,1,2,2,0,1,2,1,1,0,1,2,1,1,0,1,1,1),首先把它分为若干个 0 开头的子表达式并用加号连接,得到 (0,1,2,2)+(0,1,2,1,1)+(0,1,2,1,1)+(0,1,1,1),随后将每个子表达式按照 (0,X)ωX 的形式变换,得到 ω(0,1,1)+ω(0,1,0,0)+ω(0,1,0,0)+ω(0,0,0).随后,把指数上的 PrSS 继续递归变换.(0,1,1) 变换为 ω(0,0)=ω1+1=ω2(0,1,0,0) 变换为 ω1+1+1=ω+2.而 (0,0,0) 就是 1+1+1=3.因此我们便得到了 (0,1,2,2,0,1,2,1,1,0,1,2,1,1,0,1,1,1) 对应的康托范式 ωω2+ωω+2×2+ω3

证明

S 是一个 PrSS 表达式,我们用 T(S) 表示 S 所对应的序数。例如,若 S=(0,1,2),则 T(S)=ωω

S1,S2 是两个 PrSS 表达式,我们用 (S1,S2) 表示将 S1,S2 首尾相连得到的 PrSS 表达式。例如,若 S1=(0,1,2)S2=(0,1),则 (S1,S2)=(0,1,2,0,1)

S 是一个 PrSS 表达式,我们用 (0,S+1) 表示首项为 0,其余项为 S 中每一项 +1 得到的自然数列。例如,若 S=(0,1,2,0,1),则 (0,S+1)=(0,1,2,3,1,2)

S 是一个 PrSS 表达式,我们用 (S,1) 表示首项为在 S 结尾添加一项 1 得到的自然数列。例如,若 S=(0,1,2,1),则 (S,1)=(0,1,2,1,1)

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:

  1. S1,S2 是两个 PrSS 表达式,则 T((S1,S2))=T(S1)+T(S2)
  2. S 是一个 PrSS 表达式,且除首项为 0 外不含其他 0 项,则 T((S,1))=T(S)ω
  3. S 是一个 PrSS 表达式,则 T((0,S+1))=ωT(S)
命题 1:设 S1,S2 是两个 PrSS 表达式,则 T((S1,S2))=T(S1)+T(S2)。

对 S2 使用超限归纳法。

若 S2 是空表达式,则 T(S2)=0(S1,S2)=S1。所以 T((S1,S2))=T(S1)+T(S2) 成立。

若 S2 是后继表达式,设 S2=(S3,0),则 T(S2)=T(S3)+1。
根据归纳假设,有 T((S1,S3))=T(S1)+T(S3)。
所以 T((S1,S2))=T((S1,S3,0))=T((S1,S3))+1=(T(S1)+T(S3))+1=T(S1)+(T(S3)+1)=T(S1)+T(S2)。

若 S2 是极限表达式,设 S2 的展开式为 R0,R1,R2,。
从坏根的定义可以看出,(S1,S2) 的坏根位于 S2 部分,所以 (S1,S2) 的坏部包含于 S2 部分,所以 (S1,S2) 的展开式为 (S1,R0),(S1,R1),(S1,R2),。
根据归纳假设,T(S1,Rn)=T(S1)+T(Rn),n。
所以 T((S1,S2))=sup{T(S1,R0),T(S1,R1),T(S1,R2),}=sup{T(S1)+T(R0),T(S1)+T(R1),T(S2)+T(R2),}=T(S1)+sup{T(R0),T(R1),T(R2),}=T(S1)+T(S2)。

由超限归纳法我们得出,对任意 PrSS 表达式 S2,有 T((S1,S2))=T(S1)+T(S2)
命题 2:设 S 是一个 PrSS 表达式,且除首项为 0 外不含其他 0 项,则 T((S,1))=T(S)ω。

从坏根的定义可以看出,(S,1) 的坏根是首项 0,所以 (S,1) 的展开式为 (),S,(S,S),,其中第 n 项为 nS 首尾相连。
根据命题 1,这个基本列的第 n 项为 T(S)n。所以 T((S,1))=sup{T(S)0,T(S)1,T(S),2}=T(S)ω
命题 3:设 S 是一个 PrSS 表达式,则 T((0,S+1))=ωT(S)。

对 S 使用超限归纳法。

若 S 是空表达式,则 T(S)=0(0,S+1)=(0)。所以 T((0,S+1))=1=ω0=ωT(S) 成立。

若 S 是后继表达式,设 S=(S,0),则 T(S)=T(S)+1。
根据归纳假设,有 T((0,S+1))=ωT(S)。
因为 (0,S+1) 除首项为 0 外不含其他 0 项,根据命题 2,有 T((0,S+1,1))=T((0,S+1))ω。
所以 T((0,S+1))=T((0,S+1,1))=T((0,S+1))ω=ωT(S)ω=ωT(S)+1=ωT(S)。

若 S 是极限表达式,设 S 的展开式为 S0,S1,S2,。
从坏根的定义可以看出,(0,S+1) 的坏根位于 S+1 部分,所以 (0,S+1) 的坏部包含于 S+1 部分,所以 (0,S+1) 的展开式为 (0,S0+1),(0,S1+1),(0,S2+1)。
根据归纳假设,T(0,Sn+1)=ωT(Sn),n。
所以 T((0,S+1))=sup{T(0,S0+1),T(0,S1+1),T(0,S2+1),}=sup{ωT(S0),ωT(S1),ωT(S2),}=ωsup{T(S0),T(S1),T(S2),}=ωT(S)。

由超限归纳法我们得出,对任意 PrSS 表达式 S,有 T((0,S+1))=ωT(S)