Гугология Вики

Гиперпримитивная система последовательностей (англ. Hyper primitive sequence system) — нотация, созданная японским гугологом Юкито.[1][2] Это расширение примитивной системы последовательностей, которая является подсистемой матричной системы Башику, использующей разностную последовательность. Предел этой нотации равен относительно быстрорастущей иерархии, индексируемой функцией Бухгольца. Хотя она имеет тот же предел, что и система последовательностей пар, она расширяется способом, совместимым с системой фундаментальных последовательностей для функции Бухгольца, в отличие от системы последовательностей пар.

Определение[]

Терм в записи — конечная последовательность натуральных чисел, за которой в скобках следует натуральное число , т. е. выражение вида . Он вычисляется следующим рекурсивным способом:

  1. Если , то устанавливаем .
  2. Предположим .
    1. Для , удовлетворяющего , положим .
    2. Положим .
    3. Если , то положим .
    4. Если , то положим .
    5. Если , то увеличиваем и возвращаемся к строке 2-3.
    6. Определим конечную последовательность следующим образом:
      1. Если , то положим .
      2. Предположим .
        1. Обозначим через разностную последовательность или .
        2. Определим плохой корень и уровень вознесения следующим образом:
          1. Предположим, что .
            1. Положим .
            2. Положим .
          2. Предположим, что .
            1. Предположим, что не существует такого, что и .
              1. Положим .
              2. Положим .
            2. Предположим, что такой существует.
              1. Обозначим через минимум такого .
              2. Положим .
              3. Положим .
        3. Положим (если , то это пустая последовательность).
        4. Для положим .
        5. Тогда конкатенация .
    7. Положим .

Функция , определённая как , даёт предел этой нотации.

Нормальная форма[]

Множество конечных последовательностей нормальных форм в гиперпримитивной системе последовательностей определяется следующим рекурсивным способом:

  1. Для любого , .
  2. Для любого , .

Тогда является рекурсивным подмножеством множества конечных последовательностей натуральных чисел, как мы объясним здесь, и даёт примитивное рекурсивное отображение , которое сохраняет нормальные формы.

Объяснение[]

Следуйте соглашению и терминологии из статьи о разностных последовательностях. Гиперпримитивная система последовательностей использует правило поиска плохого корня для примитивной системы последовательностей, объяснённой здесь. Действительно, и в определении точно совпадают с и соответственно.

Если имеет длину , то является термом-потомком, а получается путём удаления самой правой записи . Если имеет длину , то применим правило расширения к , очень похожее на правило в примитивной системе последовательностей; если имеет длину , то уменьшите самый правый элемент , а в противном случае скопируйте плохую часть относительно . Обозначим через полученную конечную последовательность. Поскольку является разностной последовательностью , является разностной последовательностью уникальной конечной последовательности , первая запись которой равна . Наконец, получается путём замены подпоследовательности из на и интерполяции промежуточных записей копиями соответствующих записей , измененных уровнем восхождения.

Благодаря интерпретации выше, гиперпримитивную систему последовательностей можно рассматривать как аналог системы двухлинейных диаграмм гидры, которая соответствует системе последовательностей пар.

Завершение[]

Условия и терминологию см. в следующем:

  • [Buc1] У. Бухгольц, Новая система ординальных функций теории доказательств, Annals of Pure and Applied Logic, том 32, 1986, с. 195–207.
  • [Buc2] У. Бухгольц, Связь ординалов с доказательствами наглядным образом, Размышления об основах математики, Эссе в честь Соломона Фефермана, Конспект лекций по логике, т. 15, 2002, с. 37–59.

Завершение гиперпримитивной системы последовательностей было доказано пользователем японоязычной гугология вики p進大好きbot следующим образом:

Пусть обозначает множество термов в нотации Бухгольца, в которых не появляется.[3] Определим полную рекурсивную карту следующим рекурсивным способом:

  1. Если , то установим .
  2. Предположим, что для некоторого .[4]
    1. Если для некоторого , то является конкатенацией и .[5]
    2. В противном случае является конкатенацией , и конечной последовательности, полученной добавлением к каждому элементу .

Пусть обозначает подмножество ординальных членов ниже .[6]

Лемма (совместимость )
Ограничение на удовлетворяет следующему:
(1) Это биективное отображение на .
(2) Для любого , , и существует такой, что и . Если , то можно взять такой , что .[7]
Доказательство
Для определим следующим рекурсивным способом:
  1. Если , то положим .
  2. Если , то положим .
По [Buc1] лемме 2.2 (c) и лемме 2.3 (b) имеем .
Пусть . По приведённому выше аргументу существует такой, что . Обозначим через минимум такого . Мы показываем индукцией .
Если , то мы имеем для некоторого , удовлетворяющего , и, следовательно, . Предположим, что в следующем. Возьмём , удовлетворяющего . По индукционному предположению, мы имеем . По , мы имеем , и, следовательно, . Это подразумевает по [Buc1] лемме 3.2 (a).
Возьмём единственный , удовлетворяющий . По определению и , мы имеем если только для некоторого , удовлетворяющего .[8] Поэтому мы можем предположить для некоторого , удовлетворяющего .
Для каждого обозначим через уникальный ординальный член, удовлетворяющий , где — член, полученный заменой самого правого в на .[9] Снова по определению и , и совпадают с .
Имеем , и совпадает с членом, полученным заменой самого правого вхождения в на , поскольку . Следовательно, совпадает с конкатенацией и , где — следующая правая запись относительно правила поиска плохого корня , а совпадает с конкатенацией и конечной последовательностью. Поскольку удаление самой правой записи задаётся применением , это подразумевает .
Таким образом, ограничение на даёт отображение на . Утверждения (1) и (2) немедленно следуют из приведённого выше аргумента, поскольку и для любого , удовлетворяющего .

Как показано в приведённом выше доказательстве, гиперпримитивная система последовательностей вполне совместима с ординальной нотацией Бухгольца в отличие от системы последовательностей пар.

Теорема (окончание гиперпримитивной системы последовательностей)
(1) Пара и лексикографический порядок на ней являются ординальной нотацией.
(2) Пусть . Для любого отображения существует единственная конечная последовательность в такая, что , — непустая последовательность, удовлетворяющая для любого меньшего, чем , и .
Доказательство
(1) По лемме и лемме [Buc1] 2.2 (c), пара и её канонический порядок , который совпадает с лексикографическим порядком для подходящего порядка букв по определению, является ординальной нотацией. Поскольку сохраняет лексикографический порядок, лемма (совместимости ) (1) подразумевает, что изоморфно . Таким образом, является ординальной нотацией.
(2) Поскольку является ординальной нотацией, совместимость канонического порядка на и и лемма (совместимости ) (2) влечёт утверждение для случая, когда принадлежит образу , который совпадает с по лемме (совместимости ) (1).

Анализ[]

По лемме (2) предел гиперпримитивной последовательности равен относительно иерархии Харди и незначительной замены рекурсивной системы фундаментальных последовательностей, связанных с ординальной нотацией Бухгольца. В частности, он также аппроксимируется к в быстрорастущей иерархии. Композит даёт интерпретацию термов в гиперпримитивной системе последовательностей стандартной формы в ординалы ниже . В следующей таблице приведены примеры соответствия:

Гиперпримитивная система последовательностей Ординал

Примечания[]

  1. Юкито в японоязычной гугология вики.
  2. Юкито, ハイパー原始数列
  3. Нотация определена в [Buc1] с. 200.
  4. Сложение определено в [Buc1] с. 203.
  5. Скалярное умножение определено в [Buc1] с. 203.
  6. Понятие ординального члена определено в [Buc1] с. 201.
  7. Рекурсивная система фундаментальных последовательностей определена в [Buc1] с. 203-204, за исключением случая ([].4) (ii). Заменяем ([].4) (ii) правилом 6 в определении в [Buc2] с. 6, применённое к соглашению , получаем полное определение рекурсивной системы фундаментальных последовательностей.
  8. Отображение определено в [Buc1] с. 203-204.
  9. Отображение определено в [Buc1] с. 201.

Смотрите также[]

  • Число последовательности примитива