دالة الانهيار الترتيبي

في المنطق الرياضي ونظرية المجموعات ، تُعدّ دالة اختزال الترتيب (أو دالة الإسقاط ) أسلوبًا لتعريف ( أو رموز ) بعض الترتيبات الكبيرة القابلة للعد بشكل متكرر ، حيث يقوم مبدأها على تسمية ترتيبات معينة أكبر بكثير من الترتيب المُعرَّف، وربما حتى أعداد أصلية كبيرة (مع إمكانية استبدالها بترتيبات كبيرة بشكل متكرر، ما يُضيف صعوبة تقنية إضافية)، ثم اختزالها إلى نظام رموز للترتيب المطلوب. ولهذا السبب، تُوصف دوال اختزال الترتيب بأنها طريقة غير تنبؤية لتسمية الترتيبات.

تختلف تفاصيل تعريف دوال اختزال الترتيب، وتزداد تعقيدًا مع تعريف ترتيبات أكبر، لكن الفكرة العامة هي أنه عندما "ينفد" نظام الترميز ولا يستطيع تسمية ترتيب معين، يُستعان بترتيب أكبر بكثير "من الأعلى" لتسمية تلك النقطة الحرجة. سيتم شرح مثال لكيفية عمل ذلك بالتفصيل أدناه، لدالة اختزال ترتيب تُعرّف ترتيب باخمان-هوارد (أي، تعريف نظام ترميز يصل إلى ترتيب باخمان-هوارد).

إن استخدام وتعريف الدوال الترتيبية القابلة للانهيار متشابك بشكل لا ينفصم مع نظرية التحليل الترتيبي ، حيث أن الترتيبات الكبيرة القابلة للعد التي تم تعريفها والإشارة إليها بواسطة انهيار معين تستخدم لوصف القوة النظرية الترتيبية لأنظمة رسمية معينة ، عادةً [ 1 ] [ 2 ] الأنظمة الفرعية للحساب من الدرجة الثانية (مثل تلك التي تُرى في الرياضيات العكسية )، وامتدادات نظرية مجموعة كريپكي-بلاتيك ، وأنظمة الرياضيات البنائية على نمط بيشوب أو أنظمة نظرية النوع الحدسية على نمط مارتن-لوف .

تُرمز الدوال الترتيبية القابلة للاختزال عادةً باستخدام أحد أشكال الحرف اليونانيψ{\displaystyle \psi }( psi ) أوθ{\displaystyle \theta }( ثيتا ).

مثال يؤدي إلى الترتيب الترتيبي لباخمان-هوارد

إن اختيار دالة الدمج الترتيبية المذكورة كمثال أدناه يحاكي إلى حد كبير النظام الذي قدمه بوخهولز [ 3 ولكنه يقتصر على دمج عدد أصلي واحد لتبسيط الشرح. وسيتم شرح المزيد عن العلاقة بين هذا المثال ونظام بوخهولز عند تجاوز الترتيب الترتيبي لباخمان-هوارد .

تعريف

يتركΩأوميغايرمز إلى أول عدد ترتيبي غير معدودω1{\displaystyle \omega _{1}}أو في الواقع، أي عدد ترتيبي يكونε{\displaystyle \varepsilon }-عدد مضمون أن يكون أكبر من جميع الأعداد الترتيبية القابلة للعد التي سيتم إنشاؤها (على سبيل المثال، يُعدّ ترتيب تشيرش-كلين كافيًا لأغراضنا؛ لكننا سنعمل معω1{\displaystyle \omega _{1}}لأنه يسمح بالاستخدام المريح لكلمة "قابل للعد" في التعريفات).

نُعرّف دالةψ{\displaystyle \psi }(والتي ستكون غير متناقصة ومتصلة ) ، مع أخذ عدد ترتيبي عشوائيα{\displaystyle \alpha }إلى عدد ترتيبي قابل للعدψ(α){\displaystyle \psi (\alpha )}، بشكل متكرر علىα{\displaystyle \alpha }، كما يلي:

يفترضψ(β){\displaystyle \psi (\beta )}تم تحديده للجميعβ<α{\displaystyle \beta <\alpha }ونرغب في تحديدψ(α){\displaystyle \psi (\alpha )}.
يتركج(α){\displaystyle C(\alpha )}لتكن مجموعة الأعداد الترتيبية المولدة بدءًا من0{\displaystyle 0}،1{\displaystyle 1}،ω{\displaystyle \omega }وΩ{\displaystyle \Omega }من خلال تطبيق الدوال التالية بشكل متكرر: الجمع الترتيبي، والضرب، والأس، والدالةψα{\displaystyle \psi {\upharpoonright _{\alpha }}}أي تقييدψ{\displaystyle \psi }إلى الترتيباتβ<α{\displaystyle \beta <\alpha }(رسميًا، نُعرّفج(α)0={0،1،ω،Ω}{\displaystyle C(\alpha )_{0}=\{0,1,\omega ,\Omega \}}وبالاستقراءج(α)ن+1=ج(α)ن{β1+β2،β1β2،β1β2:β1،β2ج(α)ن}{ψ(β):βج(α)نβ<α}{\displaystyle C(\alpha )_{n+1}=C(\alpha )_{n}\cup \{\beta _{1}+\beta _{2},\beta _{1}\cdot \beta _{2},{\beta _{1}}^{\beta _{2}}:\beta _{1},\beta _{2}\in C(\alpha )_{n}\}\cup \{\psi (\beta ):\beta \in C(\alpha )_{n}\land \beta <\alpha \}}لجميع الأعداد الطبيعيةن{\displaystyle n}وتركناج(α){\displaystyle C(\alpha )}أن يكون اتحادج(α)ن{\displaystyle C(\alpha )_{n}}للجميعن{\displaystyle n}.)
ثمψ(α){\displaystyle \psi (\alpha )}يُعرَّف بأنه أصغر عدد ترتيبي لا ينتمي إلىج(α){\displaystyle C(\alpha )}.

بطريقة أكثر إيجازًا (وإن كانت أكثر غموضًا):

ψ(α){\displaystyle \psi (\alpha )}هو أصغر عدد ترتيبي لا يمكن التعبير عنه من0{\displaystyle 0}،1{\displaystyle 1}،ω{\displaystyle \omega }وΩ{\displaystyle \Omega }باستخدام المجاميع، والضرب، والدوال الأسية، وψ{\displaystyle \psi }الوظيفة نفسها (إلى الترتيبات التي تم إنشاؤها مسبقًا أقل منα{\displaystyle \alpha }).

فيما يلي محاولة لشرح الدافع وراء تعريفψ{\displaystyle \psi }بصورة بديهية: بما أن عمليات الجمع والضرب والأس المعتادة لا تكفي لتسمية الأعداد الترتيبية البعيدة، فإننا نحاول بشكل منهجي ابتكار أسماء جديدة للأعداد الترتيبية بأخذ أول عدد ليس له اسم بعد، وعندما تنفد الأسماء، بدلاً من ابتكارها بطريقة مخصصة أو باستخدام مخططات قطرية ، نبحث عنها في الأعداد الترتيبية البعيدة عن تلك التي نقوم بإنشائها (أبعد من).Ω{\displaystyle \Omega }أي)؛ لذلك نُطلق أسماءً على الأعداد الترتيبية غير المعدودة، وبما أن قائمة الأسماء في النهاية قابلة للعد بالضرورة،ψ{\displaystyle \psi }سوف "يُختزلها" إلى أعداد ترتيبية قابلة للعد.

حساب قيم ψ

لتوضيح كيفية عمل الوظيفةψ{\displaystyle \psi }بما أنه قادر على إنتاج رموز لبعض الأعداد الترتيبية، فإننا الآن نحسب قيمه الأولى.

بداية تنبؤية

أولاً، فكرج(0){\displaystyle C(0)}يحتوي على أعداد ترتيبية0،1،2،3،ω،ω+1،ω+2،ω2،ω3،ω2،ω3،ωω،ωωω{\displaystyle 0,1,2,3,\omega ,\omega +1,\omega +2,\omega \cdot 2,\omega \cdot 3,\omega ^{2},\omega ^{3},\omega ^{\omega },\omega ^{\omega ^{\omega }}}وهكذا دواليك. كما أنها تحتوي على أعداد ترتيبية مثلΩ،Ω+1،ωΩ+1،ΩΩ{\displaystyle \Omega ,\Omega +1,\omega ^{\Omega +1},\Omega ^{\Omega }}أول عدد ترتيبي لا يحتوي عليه هوε0{\displaystyle \varepsilon _{0}}(وهو الحد الأقصى لـω{\displaystyle \omega }،ωω{\displaystyle \omega ^{\omega }}،ωωω{\displaystyle \omega ^{\omega ^{\omega }}}وهكذا دواليك أقل منΩ{\displaystyle \Omega }(بافتراض). الحد الأعلى للأعداد الترتيبية التي يحتويها هوεΩ+1{\displaystyle \varepsilon _{\Omega +1}}(حدΩ{\displaystyle \Omega }،ΩΩ{\displaystyle \Omega ^{\Omega }}،ΩΩΩ{\displaystyle \Omega ^{\Omega ^{\Omega }}}وهكذا)، لكن هذا ليس مهمًا جدًا. هذا يدل على أنψ(0)=ε0{\displaystyle \psi (0)=\varepsilon _{0}}.

بصورة مماثلة،ج(1){\displaystyle C(1)}يحتوي على الأعداد الترتيبية التي يمكن تكوينها من0{\displaystyle 0}،1{\displaystyle 1}،ω{\displaystyle \omega }،Ω{\displaystyle \Omega }وهذه المرة أيضاًε0{\displaystyle \varepsilon _{0}}باستخدام الجمع والضرب والأسس. يحتوي هذا على جميع الأعداد الترتيبية حتىε1{\displaystyle \varepsilon _{1}}لكن ليس الأخير، لذلكψ(1)=ε1{\displaystyle \psi (1)=\varepsilon _{1}}وبهذه الطريقة، نثبت أنψ(α)=εα{\displaystyle \psi (\alpha )=\varepsilon _{\alpha }}استقرائيًا علىα{\displaystyle \alpha }لكن البرهان لا ينجح إلا طالماα<εα{\displaystyle \alpha <\varepsilon _{\alpha }}وبالتالي لدينا:

ψ(α)=εα=φ1(α){\displaystyle \psi (\alpha )=\varepsilon _{\alpha }=\varphi _{1}(\alpha )}للجميعαζ0{\displaystyle \alpha \leq \zeta _{0}}، أينζ0=φ2(0){\displaystyle \zeta _{0}=\varphi _{2}(0)}هي أصغر نقطة ثابتة لـαεα{\displaystyle \alpha \mapsto \varepsilon _{\alpha }}.

(هنا، الـφ{\displaystyle \varphi }الدوال هي دوال فيبلن المعرفة بدءًا منφ1(α)=εα{\displaystyle \varphi _{1}(\alpha )=\varepsilon _{\alpha }}.)

الآنψ(ζ0)=ζ0{\displaystyle \psi (\zeta _{0})=\zeta _{0}}لكنψ(ζ0+1){\displaystyle \psi (\zeta _{0}+1)}ليس أكبر من ذلك، لأنζ0{\displaystyle \zeta _{0}}لا يمكن بناؤها باستخدام تطبيقات محدودة منφ1:αεα{\displaystyle \varphi _{1}\colon \alpha \mapsto \varepsilon _{\alpha }}وبالتالي لا ينتمي أبدًا إلىج(α){\displaystyle C(\alpha )}تم ضبطه لـαΩ{\displaystyle \alpha \leq \Omega }، والوظيفةψ{\displaystyle \psi }لا يزال "عالقا" عندζ0{\displaystyle \zeta _{0}}لبعض الوقت:

ψ(α)=ζ0{\displaystyle \psi (\alpha )=\zeta _{0}}للجميعζ0αΩ{\displaystyle \zeta _{0}\leq \alpha \leq \Omega }.

القيم التنبؤية الأولى

مرة أخرى،ψ(Ω)=ζ0{\displaystyle \psi (\Omega )=\zeta _{0}}لكن عندما نتطرق إلى الحوسبةψ(Ω+1){\displaystyle \psi (\Omega +1)}لقد تغير شيء ما: منذΩ{\displaystyle \Omega }تمت إضافتها "بشكل مصطنع" إلى جميعج(α){\displaystyle C(\alpha )}يُسمح لنا بأخذ القيمةψ(Ω)=ζ0{\displaystyle \psi (\Omega )=\zeta _{0}}في هذه العملية.ج(Ω+1){\displaystyle C(\Omega +1)}يحتوي على جميع الأعداد الترتيبية التي يمكن بناؤها من0{\displaystyle 0}،1{\displaystyle 1}،ω{\displaystyle \omega }،Ω{\displaystyle \Omega }، الφ1:αεα{\displaystyle \varphi _{1}\colon \alpha \mapsto \varepsilon _{\alpha }}وظيفة تصل إلىζ0{\displaystyle \zeta _{0}}وهذه المرة أيضاًζ0{\displaystyle \zeta _{0}}نفسه، باستخدام الجمع والضرب والأسس. أصغر عدد ترتيبي ليس فيج(Ω+1){\displaystyle C(\Omega +1)}يكونεζ0+1{\displaystyle \varepsilon _{\zeta _{0}+1}}(الأصغر)ε{\displaystyle \varepsilon }-الرقم بعدζ0{\displaystyle \zeta _{0}}).

نقول إن التعريفψ(Ω)=ζ0{\displaystyle \psi (\Omega )=\zeta _{0}}والقيم التالية للدالةψ{\displaystyle \psi }مثلψ(Ω+1)=εζ0+1{\displaystyle \psi (\Omega +1)=\varepsilon _{\zeta _{0}+1}}هي غير تنبؤية لأنها تستخدم الأعداد الترتيبية (هنا،Ω{\displaystyle \Omega }) أكبر من تلك التي يتم تحديدها (هنا،ζ0{\displaystyle \zeta _{0}}).

قيم ψ حتى الترتيبية فيفرمان-شوت

حقيقة أنψ(Ω+α){\displaystyle \psi (\Omega +\alpha )}يساويεζ0+α{\displaystyle \varepsilon _{\zeta _{0}+\alpha }}يبقى هذا صحيحاً بالنسبة للجميعαζ1=φ2(1){\displaystyle \alpha \leq \zeta _{1}=\varphi _{2}(1)}(لاحظ، على وجه الخصوص، أنψ(Ω+ζ0)=εζ02{\displaystyle \psi (\Omega +\zeta _{0})=\varepsilon _{\zeta _{0}\cdot 2}}لكن منذ الآن الترتيبζ0{\displaystyle \zeta _{0}}تم إنشاء هذا (ولا يوجد ما يمنع تجاوزه). ومع ذلك، فيζ1=φ2(1){\displaystyle \zeta _{1}=\varphi _{2}(1)}(أول نقطة ثابتة لـαεα{\displaystyle \alpha \mapsto \varepsilon _{\alpha }}وَرَاءَζ0{\displaystyle \zeta _{0}}ثم يتوقف البناء مرة أخرى، لأنζ1{\displaystyle \zeta _{1}}لا يمكن بناؤها من أعداد ترتيبية أصغر وζ0{\displaystyle \zeta _{0}}من خلال تطبيق محدودε{\displaystyle \varepsilon }الدالة. لذلك لديناψ(Ω2)=ζ1{\displaystyle \psi (\Omega \cdot 2)=\zeta _{1}}.

ويُظهر نفس المنطق أنψ(Ω(1+α))=φ2(α){\displaystyle \psi (\Omega \cdot (1+\alpha ))=\varphi _{2}(\alpha )}للجميعαφ3(0)=η0{\displaystyle \alpha \leq \varphi _{3}(0)=\eta _{0}}، أينφ2{\displaystyle \varphi _{2}}يسرد النقاط الثابتة لـφ1:αεα{\displaystyle \varphi _{1}\colon \alpha \mapsto \varepsilon _{\alpha }}وφ3(0){\displaystyle \varphi _{3}(0)}هي أول نقطة ثابتة لـφ2{\displaystyle \varphi _{2}}ثم لديناψ(Ω2)=φ3(0){\displaystyle \psi (\Omega ^{2})=\varphi _{3}(0)}.

مرة أخرى، يمكننا أن نرى ذلكψ(Ωα)=φ1+α(0){\displaystyle \psi (\Omega ^{\alpha })=\varphi _{1+\alpha }(0)}لبعض الوقت: ويظل هذا صحيحًا حتى النقطة الثابتة الأولىΓ0{\displaystyle \Gamma _{0}}لαφα(0){\displaystyle \alpha \mapsto \varphi _{\alpha }(0)}وهو الترتيب الترتيبي لـ Feferman–Schütte . وبالتالي،ψ(ΩΩ)=Γ0{\displaystyle \psi (\Omega ^{\Omega })=\Gamma _{0}}هو ترتيبي Feferman-Schütte.

ما وراء الترتيبي Feferman-Schütte

لديناψ(ΩΩ+Ωα)=φΓ0+α(0){\displaystyle \psi (\Omega ^{\Omega }+\Omega ^{\alpha })=\varphi _{\Gamma _{0}+\alpha }(0)}للجميعαΓ1{\displaystyle \alpha \leq \Gamma _{1}}أينΓ1{\displaystyle \Gamma _{1}}هي النقطة الثابتة التالية لـαφα(0){\displaystyle \alpha \mapsto \varphi _{\alpha }(0)}لذا، إذاαΓα{\displaystyle \alpha \mapsto \Gamma _{\alpha }}يُعدد النقاط الثابتة المعنية (والتي يمكن ملاحظتها أيضًا)φ(1،0،α){\displaystyle \varphi (1,0,\alpha )}باستخدام دوال فيبلن متعددة القيم، لديناψ(ΩΩ(1+α))=Γα{\displaystyle \psi (\Omega ^{\Omega }(1+\alpha ))=\Gamma _{\alpha }}، حتى النقطة الثابتة الأولىφ(1،1،0){\displaystyle \varphi (1,1,0)}التابعαΓα{\displaystyle \alpha \mapsto \Gamma _{\alpha }}نفسها، والتي ستكونψ(ΩΩ+1){\displaystyle \psi (\Omega ^{\Omega +1})}(والنقطة الثابتة الأولى)φ(2،0،0){\displaystyle \varphi (2,0,0)}التابعαφ(1،α،0){\displaystyle \alpha \mapsto \varphi (1,\alpha ,0)}ستكون الوظائفψ(ΩΩ2){\displaystyle \psi (\Omega ^{\Omega \cdot 2})}). بهذه الطريقة:

  • ψ(ΩΩ2){\displaystyle \psi (\Omega ^{\Omega ^{2}})}هو الترتيب أكرمان (نطاق الترميز)φ(α،β،γ){\displaystyle \varphi (\alpha ,\beta ,\gamma )}(معرّفة بشكل تنبؤي)،
  • ψ(ΩΩω){\displaystyle \psi (\Omega ^{\Omega ^{\omega }})}هو الترتيب "الصغير" لفيبلن (نطاق الرموز)φ(){\displaystyle \varphi (\cdot )}(معرّفة تنبؤياً باستخدام عدد محدود من المتغيرات)،
  • ψ(ΩΩΩ){\displaystyle \psi (\Omega ^{\Omega ^{\Omega }})}هو الترتيب "الكبير" لفيبلن (نطاق الرموز)φ(){\displaystyle \varphi (\cdot )}(معرّفة تنبؤياً باستخدام عدد لا نهائي من المتغيرات ولكن تنبؤياً).
  • الحدψ(εΩ+1){\displaystyle \psi (\varepsilon _{\Omega +1})}لψ(Ω){\displaystyle \psi (\Omega )}،ψ(ΩΩ){\displaystyle \psi (\Omega ^{\Omega })}،ψ(ΩΩΩ){\displaystyle \psi (\Omega ^{\Omega ^{\Omega }})}إلخ، هو الترتيب الترتيبي لباخمان-هوارد : بعد ذلك دالتناψ{\displaystyle \psi }ثابت، ولا يمكننا المضي قدماً بالتعريف الذي قدمناه.

الترميز الترتيبي حتى ترتيب باخمان-هوارد

سنشرح الآن بشكل أكثر منهجية كيفψ{\displaystyle \psi }تحدد الدالة رموزًا للأعداد الترتيبية حتى العدد الترتيبي باخمان-هوارد.

ملاحظة حول تمثيلات الأساس

تذكر أنه إذادلتا{\displaystyle \delta }هو عدد ترتيبي يمثل قوة منω{\displaystyle \omega }(على سبيل المثالω{\displaystyle \omega }نفسها، أوε0{\displaystyle \varepsilon _{0}}، أوΩ{\displaystyle \Omega }), أي عدد ترتيبيα{\displaystyle \alpha }يمكن التعبير عنها بشكل فريد في الشكلدلتاβ1γ1+...+دلتاβكγك{\displaystyle \delta ^{\beta _{1}}\gamma _{1}+\ldots +\delta ^{\beta _{k}}\gamma _{k}}، أينك{\displaystyle k}هو عدد طبيعي ،γ1،...،γك{\displaystyle \gamma _{1},\ldots ,\gamma _{k}}هل الأعداد الترتيبية غير الصفرية أقل مندلتا{\displaystyle \delta }، وβ1>β2>>βك{\displaystyle \beta _{1}>\beta _{2}>\cdots >\beta _{k}}هي أعداد ترتيبية (نسمح بها)βك=0{\displaystyle \beta _{k}=0}). هذه "القاعدةدلتا{\displaystyle \delta }يُعدّ "التمثيل" تعميمًا واضحًا للشكل الطبيعي لكانتور (وهو الحال).دلتا=ω{\displaystyle \delta =\omega }). بالطبع، قد يكون التعبير غير مثير للاهتمام، أيα=دلتاα{\displaystyle \alpha =\delta ^{\alpha }}أما في أي حالة أخرىβأنا{\displaystyle \beta _{i}}يجب أن تكون جميعها أقل منα{\displaystyle \alpha }قد يكون التعبير تافهاً أيضاً (أي،α<دلتا{\displaystyle \alpha <\delta }وفي هذه الحالةك1{\displaystyle k\leq 1}وγ1=α{\displaystyle \gamma _{1}=\alpha }).

لوα{\displaystyle \alpha }هو عدد ترتيبي أقل منεΩ+1{\displaystyle \varepsilon _{\Omega +1}}ثم قاعدتهΩ{\displaystyle \Omega }التمثيل له معاملاتγأنا<Ω{\displaystyle \gamma _{i}<\Omega }(بحسب التعريف) والأسسβأنا<α{\displaystyle \beta _{i}<\alpha }(بسبب الافتراض)α<εΩ+1{\displaystyle \alpha <\varepsilon _{\Omega +1}}): وبالتالي يمكن إعادة كتابة هذه الأسس في الأساسΩ{\displaystyle \Omega }ونكرر العملية حتى تنتهي (أي تسلسل تنازلي من الأعداد الترتيبية يكون محدودًا). ​​نسمي التعبير الناتج بالقاعدة المتكررةΩ{\displaystyle \Omega }تمثيل لـα{\displaystyle \alpha }والمعاملات المختلفة المستخدمة (بما في ذلك الأسس) هي أجزاء التمثيل (جميعها<Ω{\displaystyle <\Omega }أو باختصار، الـΩ{\displaystyle \Omega }-قطع منα{\displaystyle \alpha }.

بعض خصائص ψ

  • الوظيفةψ{\displaystyle \psi }غير متناقصة ومتصلة (وهذا واضح إلى حد ما من تعريفها).
  • لوψ(α)=ψ(β){\displaystyle \psi (\alpha )=\psi (\beta )}معβ<α{\displaystyle \beta <\alpha }ثم بالضرورةج(α)=ج(β){\displaystyle C(\alpha )=C(\beta )}في الواقع، لا يوجد ترتيبβ{\displaystyle \beta '}معββ<α{\displaystyle \beta \leq \beta '<\alpha }يمكن أن ينتمي إلىج(α){\displaystyle C(\alpha )}(وإلا فإن صورتها بواسطةψ{\displaystyle \psi }، وهوψ(α){\displaystyle \psi (\alpha )}سوف ينتمي إلىج(α){\displaystyle C(\alpha )} مستحيل)؛ لذاج(β){\displaystyle C(\beta )}مغلق بكل ما يقع تحتهج(α){\displaystyle C(\alpha )}هو الإغلاق، لذا فهما متساويان.
  • أي قيمةγ=ψ(α){\displaystyle \gamma =\psi (\alpha )}تم التقاطها بواسطةψ{\displaystyle \psi }هوε{\displaystyle \varepsilon }-العدد (أي نقطة ثابتة منβωβ{\displaystyle \beta \mapsto \omega ^{\beta }}في الواقع، لو لم يكن الأمر كذلك، لكان من الممكن التعبير عنه باستخدام المجاميع والضرب والأسس من عناصر أصغر منه، وذلك بكتابته في صيغة كانتور العادية .ج(α){\displaystyle C(\alpha )}لذا سيكون ذلك فيج(α){\displaystyle C(\alpha )}، وهو تناقض.
  • اللمة: افترضدلتا{\displaystyle \delta }هوε{\displaystyle \varepsilon }-رقم وα{\displaystyle \alpha }عدد ترتيبي بحيثψ(β)<دلتا{\displaystyle \psi (\beta )<\delta }للجميعβ<α{\displaystyle \beta <\alpha }ثم الـΩ{\displaystyle \Omega }- أجزاء (محددة أعلاه ) من أي عنصر منج(α){\displaystyle C(\alpha )}أقل مندلتا{\displaystyle \delta }في الواقع، دعج{\displaystyle C'}لتكن مجموعة الأعداد الترتيبية التي جميعهاΩ{\displaystyle \Omega }-القطع أقل مندلتا{\displaystyle \delta }. ثمج{\displaystyle C'}مجموعة الأعداد الصحيحة مغلقة تحت عمليات الجمع والضرب والأسس (لأندلتا{\displaystyle \delta }هوε{\displaystyle \varepsilon }العدد -، لذا فإن الأعداد الترتيبية الأقل منه مغلقة تحت عمليات الجمع والضرب والأسس). وج{\displaystyle C'}يحتوي أيضًا على كلψ(β){\displaystyle \psi (\beta )}لβ<α{\displaystyle \beta <\alpha }بافتراض، وهو يحتوي0{\displaystyle 0}،1{\displaystyle 1}،ω{\displaystyle \omega }،Ω{\displaystyle \Omega }. لذاجج(α){\displaystyle C'\supseteq C(\alpha )}والذي كان من المقرر عرضه.
  • بناءً على فرضية اللمة السابقة،ψ(α)دلتا{\displaystyle \psi (\alpha )\leq \delta }(في الواقع، تُظهر اللمة أندلتاج(α){\displaystyle \delta \not \in C(\alpha )}).
  • أيε{\displaystyle \varepsilon }- عدد أقل من عنصر ما في نطاقψ{\displaystyle \psi }وهي نفسها تقع ضمن نطاقψ{\displaystyle \psi }(إنه،ψ{\displaystyle \psi }لا يغفل أي شيءε{\displaystyle \varepsilon }(رقم). في الواقع: إذادلتا{\displaystyle \delta }هوε{\displaystyle \varepsilon }- رقم لا يتجاوز نطاقψ{\displaystyle \psi }، يتركα{\displaystyle \alpha }ليكن الحد الأعلى الأدنى لـβ{\displaystyle \beta }بحيثψ(β)<دلتا{\displaystyle \psi (\beta )<\delta }وبناءً على ما سبق، لديناψ(α)دلتا{\displaystyle \psi (\alpha )\leq \delta }، لكنψ(α)<دلتا{\displaystyle \psi (\alpha )<\delta }سيتناقض ذلك مع حقيقة أنα{\displaystyle \alpha }هو الحد الأعلى الأدنى لذاψ(α)=دلتا{\displaystyle \psi (\alpha )=\delta }.
  • حينماψ(α)=دلتا{\displaystyle \psi (\alpha )=\delta }، المجموعةج(α){\displaystyle C(\alpha )}يتكون بالضبط من تلك الأعداد الترتيبيةγ{\displaystyle \gamma }(أقل من)εΩ+1{\displaystyle \varepsilon _{\Omega +1}}) جميعهمΩ{\displaystyle \Omega }-القطع أقل مندلتا{\displaystyle \delta }في الواقع، نعلم أن جميع الأعداد الترتيبية الأقل مندلتا{\displaystyle \delta }وبالتالي جميع الأعداد الترتيبية (أقل منεΩ+1{\displaystyle \varepsilon _{\Omega +1}}) لمنΩ{\displaystyle \Omega }-القطع أقل مندلتا{\displaystyle \delta }، موجودة فيج(α){\displaystyle C(\alpha )}. على العكس من ذلك، إذا افترضناψ(β)<دلتا{\displaystyle \psi (\beta )<\delta }للجميعβ<α{\displaystyle \beta <\alpha }(بمعنى آخر إذاα{\displaystyle \alpha }هو أقل ما يمكن معψ(α)=دلتا{\displaystyle \psi (\alpha )=\delta })، تعطي اللمة الخاصية المطلوبة. من ناحية أخرى، إذاψ(α)=ψ(β){\displaystyle \psi (\alpha )=\psi (\beta )}بالنسبة للبعضβ<α{\displaystyle \beta <\alpha }إذن، فقد لاحظنا بالفعلج(α)=ج(β){\displaystyle C(\alpha )=C(\beta )}ويمكننا الاستبدالα{\displaystyle \alpha }بأقل قدر ممكن معψ(α)=دلتا{\displaystyle \psi (\alpha )=\delta }.

الترميز الترتيبي

باستخدام الحقائق المذكورة أعلاه، يمكننا تعريف تدوين ترتيبي (قياسي) لكلγ{\displaystyle \gamma }أقل من الترتيب الترتيبي لباخمان-هوارد. نقوم بذلك عن طريق الاستقراء علىγ{\displaystyle \gamma }.

لوγ{\displaystyle \gamma }أقل منε0{\displaystyle \varepsilon _{0}}نستخدم الشكل الطبيعي المتكرر لكانتور لـγ{\displaystyle \gamma }وإلا، فهناك أكبرε{\displaystyle \varepsilon }-رقمدلتا{\displaystyle \delta }أقل من أو يساويγ{\displaystyle \gamma }(وذلك لأن مجموعةε{\displaystyle \varepsilon }(الأعداد مغلقة): إذادلتا<γ{\displaystyle \delta <\gamma }ثم بالاستقراء نكون قد حددنا رمزًا لـدلتا{\displaystyle \delta }والقاعدةدلتا{\displaystyle \delta }تمثيل لـγ{\displaystyle \gamma }يعطي واحداً لـγ{\displaystyle \gamma }وهكذا نكون قد انتهينا.

يبقى التعامل مع الحالة التيγ=دلتا{\displaystyle \gamma =\delta }هوε{\displaystyle \varepsilon }-الرقم: لقد جادلنا بأنه في هذه الحالة، يمكننا أن نكتبدلتا=ψ(α){\displaystyle \delta =\psi (\alpha )}بالنسبة لبعض الأرقام الترتيبية (التي قد لا تكون قابلة للعد)α<εΩ+1{\displaystyle \alpha <\varepsilon _{\Omega +1}}: يتركα{\displaystyle \alpha }ليكن أكبر عدد ترتيبي ممكن (والذي يوجد منذψ{\displaystyle \psi }(متصل). نستخدم القاعدة المتكررةΩ{\displaystyle \Omega }تمثيل لـα{\displaystyle \alpha }يبقى أن نثبت أن كل جزء من هذا التمثيل أقل مندلتا{\displaystyle \delta }(لذا فقد حددنا بالفعل رمزًا لذلك). إذا لم يكن الأمر كذلك، فبحسب الخصائص التي أظهرناها،ج(α){\displaystyle C(\alpha )}لا يحتويα{\displaystyle \alpha }ولكن بعد ذلكج(α+1)=ج(α){\displaystyle C(\alpha +1)=C(\alpha )}(يتم إغلاقها في ظل نفس العمليات، لأن قيمةψ{\displaystyle \psi }فيα{\displaystyle \alpha }لا يمكن أخذها أبداً)، لذلكψ(α+1)=ψ(α)=دلتا{\displaystyle \psi (\alpha +1)=\psi (\alpha )=\delta }، وهو ما يتناقض مع مبدأ الحد الأقصى لـα{\displaystyle \alpha }.

ملاحظة : في الواقع، لقد حددنا رموزًا قياسية ليس فقط للأعداد الترتيبية الأقل من عدد باخمان-هوارد الترتيبي، ولكن أيضًا لبعض الأعداد الترتيبية غير القابلة للعد، وتحديدًا تلك التيΩ{\displaystyle \Omega }عدد القطع أقل من العدد الترتيبي لباخمان-هوارد (أي: اكتبها في أساس متكرر)Ω{\displaystyle \Omega }التمثيل واستخدام التمثيل المتعارف عليه لكل جزء). تُستخدم هذه الصيغة المتعارف عليها لوسائطψ{\displaystyle \psi }دالة (والتي قد تكون غير قابلة للعد).

أمثلة

بالنسبة للأعداد الترتيبية الأقل منε0=ψ(0){\displaystyle \varepsilon _{0}=\psi (0)}، يتطابق الترميز الترتيبي المتعارف عليه مع الشكل الطبيعي المتكرر لكانتور (بحسب التعريف).

بالنسبة للأعداد الترتيبية الأقل منε1=ψ(1){\displaystyle \varepsilon _{1}=\psi (1)}، تتطابق هذه الصيغة مع القاعدة المتكررةε0{\displaystyle \varepsilon _{0}}الترميز (حيث تُكتب القطع نفسها بصيغة كانتور العادية المتكررة): على سبيل المثال،ωωε0+ω{\displaystyle \omega ^{\omega ^{\varepsilon _{0}+\omega }}}سيتم كتابتهε0ωω{\displaystyle {\varepsilon _{0}}^{\omega ^{\omega }}}أو، بتعبير أدق،ψ(0)ωω{\displaystyle \psi (0)^{\omega ^{\omega }}}. بالنسبة للأعداد الترتيبية الأقل منε2=ψ(2){\displaystyle \varepsilon _{2}=\psi (2)}وبالمثل، نكتب في قاعدة متكررةε1{\displaystyle \varepsilon _{1}}ثم اكتب الأجزاء في قاعدة متكررةε0{\displaystyle \varepsilon _{0}}(واكتب أجزاء ذلك في صيغة كانتور العادية المتكررة): لذلكωωε1+ε0+1{\displaystyle \omega ^{\omega ^{\varepsilon _{1}+\varepsilon _{0}+1}}}مكتوبε1ε0ω{\displaystyle {\varepsilon _{1}}^{\varepsilon _{0}\omega }}أو، بتعبير أدق،ψ(1)ψ(0)ω{\displaystyle \psi (1)^{\psi (0)\,\omega }}وبالتالي، حتىζ0=ψ(Ω){\displaystyle \zeta _{0}=\psi (\Omega )}نستخدم دائماً أكبر حجم ممكنε{\displaystyle \varepsilon }- أساس عددي يعطي تمثيلاً غير تافه.

إلى جانب ذلك، قد نحتاج إلى التعبير عن الأعداد الترتيبية بشكل يتجاوزΩ{\displaystyle \Omega }يتم ذلك دائمًا بشكل متكررΩ{\displaystyle \Omega }-القاعدة، ويجب التعبير عن الأجزاء نفسها باستخدام أكبر حجم ممكنε{\displaystyle \varepsilon }- أساس عددي يعطي تمثيلاً غير تافه.

لاحظ أنه بينماψ(εΩ+1){\displaystyle \psi (\varepsilon _{\Omega +1})}إذا كان يساوي الترتيب الترتيبي لباخمان-هوارد، فهذا ليس "تدوينًا قانونيًا" بالمعنى الذي حددناه (يتم تعريف التدوينات القانونية فقط للأعداد الترتيبية الأقل من الترتيب الترتيبي لباخمان-هوارد).

شروط التمسك بالمعايير القانونية

تتمتع الرموز المحددة بهذه الطريقة بخاصية أنه كلما تداخلتψ{\displaystyle \psi }الدوال، وسائط "الداخلية"ψ{\displaystyle \psi }تكون الدوال دائمًا أقل من دوال الدالة "الخارجية" (وهذا نتيجة لحقيقة أنΩ{\displaystyle \Omega }-قطع منα{\displaystyle \alpha }، أينα{\displaystyle \alpha }هو الأكبر الممكن بحيثψ(α)=دلتا{\displaystyle \psi (\alpha )=\delta }بالنسبة للبعضε{\displaystyle \varepsilon }-رقمدلتا{\displaystyle \delta }جميعها أقل مندلتا{\displaystyle \delta }(كما أوضحنا أعلاه). على سبيل المثال،ψ(ψ(Ω)+1){\displaystyle \psi (\psi (\Omega )+1)}لا يظهر كرمز: إنه تعبير محدد جيدًا (وهو يساويψ(Ω)=ζ0{\displaystyle \psi (\Omega )=\zeta _{0}}منذψ{\displaystyle \psi }ثابت بينζ0{\displaystyle \zeta _{0}}وΩ{\displaystyle \Omega })، لكنها ليست تدوينًا ينتج عن الخوارزمية الاستقرائية التي حددناها.

يمكن التحقق من التماثلية بشكل متكرر: يكون التعبير متماثلاً إذا وفقط إذا كان إما الشكل الطبيعي المتكرر لكانتور لعدد ترتيبي أقل منε0{\displaystyle \varepsilon _{0}}أو قاعدة متكررةدلتا{\displaystyle \delta }تمثيل جميع أجزائه أساسية، بالنسبة للبعضدلتا=ψ(α){\displaystyle \delta =\psi (\alpha )}أينα{\displaystyle \alpha }وهي مكتوبة بنفسها بلغة التكرار الأساسيΩ{\displaystyle \Omega }تمثيل جميع أجزائه قانونية وأقل مندلتا{\displaystyle \delta }يتم التحقق من الترتيب عن طريق التدقيق المعجمي على جميع المستويات (مع الأخذ في الاعتبار أنΩ{\displaystyle \Omega }أكبر من أي تعبير تم الحصول عليه بواسطةψ{\displaystyle \psi }وبالنسبة للقيم الأساسية، كلما كانت القيمة أكبرψ{\displaystyle \psi }دائماً ما يتفوق على المجاميع والمنتجات والأسس الأصغر أو حتى المجاميع والمنتجات والأسس التعسفية الأصغر).

على سبيل المثال،ψ(Ωω+1ψ(Ω)+ψ(Ωω)ψ(Ω2)42)ψ(1729)ω{\displaystyle \psi (\Omega ^{\omega +1}\,\psi (\Omega )+\psi (\Omega ^{\omega })^{\psi (\Omega ^{2})}42)^{\psi (1729)\,\omega }}هو رمز معياري لعدد ترتيبي أصغر من عدد فيفرمان-شوت الترتيبي: ويمكن كتابته باستخدام دوال فيبلن كما يلي:φ1(φω+1(φ2(0))+φω(0)φ3(0)42)φ1(1729)ω{\displaystyle \varphi _{1}(\varphi _{\omega +1}(\varphi _{2}(0))+\varphi _{\omega }(0)^{\varphi _{3}(0)}42)^{\varphi _{1}(1729)\,\omega }}.

فيما يتعلق بالترتيب، يمكن الإشارة إلى أنψ(ΩΩ){\displaystyle \psi (\Omega ^{\Omega })}(الترتيبي فيفرمان-شوت) هو أكثر بكثير منψ(Ωψ(Ω))=φφ2(0)(0){\displaystyle \psi (\Omega ^{\psi (\Omega )})=\varphi _{\varphi _{2}(0)}(0)}(لأنΩ{\displaystyle \Omega }أكبر منψ{\displaystyle \psi }(من أي شيء)، وψ(Ωψ(Ω))=φφ2(0)(0){\displaystyle \psi (\Omega ^{\psi (\Omega )})=\varphi _{\varphi _{2}(0)}(0)}هو في حد ذاته أكثر بكثير منψ(Ω)ψ(Ω)=φ2(0)φ2(0){\displaystyle \psi (\Omega )^{\psi (\Omega )}=\varphi _{2}(0)^{\varphi _{2}(0)}}(لأنΩψ(Ω){\displaystyle \Omega ^{\psi (\Omega )}}أكبر منΩ{\displaystyle \Omega }لذا فإن أي تعبير مجموع-ضرب أو أسّي يتضمنψ(Ω){\displaystyle \psi (\Omega )}وستبقى القيمة الأصغر أقل منψ(ΩΩ){\displaystyle \psi (\Omega ^{\Omega })}). في الحقيقة،ψ(Ω)ψ(Ω){\displaystyle \psi (\Omega )^{\psi (\Omega )}}وهو بالفعل أقل منψ(Ω+1){\displaystyle \psi (\Omega +1)}.

التسلسلات القياسية للترميز الترتيبي

لإثبات أننا قد حددنا رموزًا للأعداد الترتيبية الأدنى من عدد باخمان-هوارد الترتيبي (والتي جميعها ذات نهاية مشتركة قابلة للعد )، يمكننا تعريف متتابعات قياسية تتقارب إلى أي منها (بشرط أن يكون عددًا ترتيبيًا حديًا، بالطبع). في الواقع، سنعرف متتابعات معيارية لبعض الأعداد الترتيبية غير القابلة للعد أيضًا، وتحديدًا الأعداد الترتيبية غير القابلة للعد ذات النهاية المشتركة القابلة للعد (إذا أردنا تعريف متتابعة تتقارب إليها...) والتي يمكن تمثيلها (أي، جميعهاΩ{\displaystyle \Omega }(القطع أقل من الترتيب الترتيبي لباخمان-هوارد).

القواعد التالية واضحة إلى حد ما، باستثناء القاعدة الأخيرة:

  • أولاً، تخلص من القاعدة (المتكررة)دلتا{\displaystyle \delta }التمثيلات: لتحديد متتالية قياسية تتقارب إلىα=دلتاβ1γ1++دلتاβكγك{\displaystyle \alpha =\delta ^{\beta _{1}}\gamma _{1}+\cdots +\delta ^{\beta _{k}}\gamma _{k}}، أيندلتا{\displaystyle \delta }إماω{\displaystyle \omega }أوψ(){\displaystyle \psi (\cdots )}(أوΩ{\displaystyle \Omega }(انظر أدناه):
    • لوك{\displaystyle k}إذا كانت القيمة صفرًا، فإنα=0{\displaystyle \alpha =0}ولا يوجد ما يمكن فعله؛
    • لوβك{\displaystyle \beta _{k}}يساوي صفرًا وγك{\displaystyle \gamma _{k}}هو الخليفة، إذنα{\displaystyle \alpha }هو خليفة ولا يوجد ما يمكن فعله؛
    • لوγك{\displaystyle \gamma _{k}}إذا كانت النهاية، فخذ المتتالية القياسية التي تتقارب إلىγك{\displaystyle \gamma _{k}}واستبدلγك{\displaystyle \gamma _{k}}في التعبير بواسطة عناصر تلك المتتالية؛
    • لوγك{\displaystyle \gamma _{k}}هو الخليفة وβك{\displaystyle \beta _{k}}إذا كانت النهاية، فأعد كتابة الحد الأخيردلتاβكγك{\displaystyle \delta ^{\beta _{k}}\gamma _{k}}مثلدلتاβك(γك-1)+دلتاβك{\displaystyle \delta ^{\beta _{k}}(\gamma _{k}-1)+\delta ^{\beta _{k}}}واستبدل الأسβك{\displaystyle \beta _{k}}في الحد الأخير بواسطة عناصر المتتالية الأساسية التي تتقارب إليه؛
    • لوγك{\displaystyle \gamma _{k}}هو الخليفة وβك{\displaystyle \beta _{k}}وكذلك، أعد كتابة المصطلح الأخيردلتاβكγك{\displaystyle \delta ^{\beta _{k}}\gamma _{k}}مثلدلتاβك(γك-1)+دلتاβك-1دلتا{\displaystyle \delta ^{\beta _{k}}(\gamma _{k}-1)+\delta ^{\beta _{k}-1}\delta }واستبدل الأخيردلتا{\displaystyle \delta }في هذا التعبير بواسطة عناصر المتتالية الأساسية التي تتقارب إليه.
  • لودلتا{\displaystyle \delta }يكونω{\displaystyle \omega }ثم خذ الواضح0،1،2،3،...{\displaystyle 0,1,2,3,\ldots }باعتبارها التسلسل الأساسي لـدلتا{\displaystyle \delta }.
  • لودلتا=ψ(0){\displaystyle \delta =\psi (0)}ثم اعتبر التسلسل الأساسي لـدلتا{\displaystyle \delta }التسلسلω،ωω،ωωω،...{\displaystyle \omega ,\omega ^{\omega },\omega ^{\omega ^{\omega }},\ldots }
  • لودلتا=ψ(α+1){\displaystyle \delta =\psi (\alpha +1)}ثم اعتبر التسلسل الأساسي لـدلتا{\displaystyle \delta }التسلسلψ(α)،ψ(α)ψ(α)،ψ(α)ψ(α)ψ(α)،...{\displaystyle \psi (\alpha ),\psi (\alpha )^{\psi (\alpha )},\psi (\alpha )^{\psi (\alpha )^{\psi (\alpha )}},\ldots }
  • لودلتا=ψ(α){\displaystyle \delta =\psi (\alpha )}أينα{\displaystyle \alpha }إذا كان ترتيبًا حديًا ذا نهاية مشتركة قابلة للعد ، فحدد التسلسل القياسي لـدلتا{\displaystyle \delta }يتم الحصول عليها عن طريق تطبيقψ{\displaystyle \psi }إلى التسلسل القياسي لـα{\displaystyle \alpha }(تذكر أنψ{\displaystyle \psi }(مستمر ومتزايد، هنا).
  • يبقى التعامل مع القضية حيثدلتا=ψ(α){\displaystyle \delta =\psi (\alpha )}معα{\displaystyle \alpha }عدد ترتيبي ذو نهاية مشتركة غير قابلة للعد (مثلاً،Ω{\displaystyle \Omega }(نفسها). من الواضح أنه لا معنى لتعريف متتالية تتقارب إلىα{\displaystyle \alpha }في هذه الحالة؛ ومع ذلك، ما يمكننا تعريفه هو متتالية تتقارب إلى شيء ماρ<α{\displaystyle \rho <\alpha }مع نهاية مشتركة قابلة للعد، بحيثψ{\displaystyle \psi }ثابت بينρ{\displaystyle \rho }وα{\displaystyle \alpha }. هذاρ{\displaystyle \rho }ستكون هذه النقطة الثابتة الأولى لدالة معينة (متصلة وغير متناقصة).ξح(ψ(ξ)){\displaystyle \xi \mapsto h(\psi (\xi ))}للعثور عليه، طبق نفس القواعد (من القاعدة)Ω{\displaystyle \Omega }تمثيل لـα{\displaystyle \alpha }) لإيجاد التسلسل القانوني لـα{\displaystyle \alpha }باستثناء أنه كلما تقاربت متتالية إلىΩ{\displaystyle \Omega }يُطلب (شيء لا يمكن أن يوجد)، استبدلΩ{\displaystyle \Omega }في السؤال المطروح، في التعبير عنα=ح(Ω){\displaystyle \alpha =h(\Omega )}بواسطةψ(ξ){\displaystyle \psi (\xi )}(أينξ{\displaystyle \xi }(متغير) وقم بإجراء تكرار متكرر (بدءًا من0{\displaystyle 0}(على سبيل المثال) من الدالةξح(ψ(ξ)){\displaystyle \xi \mapsto h(\psi (\xi ))}وهذا يعطي تسلسلاً0،ح(ψ(0))،ح(ψ(ح(ψ(0))))،...{\displaystyle 0,h(\psi (0)),h(\psi (h(\psi (0)))),\ldots }الاهتمام بـρ{\displaystyle \rho }والتسلسل المتعارف عليه لـψ(α)=ψ(ρ){\displaystyle \psi (\alpha )=\psi (\rho )}يكونψ(0){\displaystyle \psi (0)}،ψ(ح(ψ(0))){\displaystyle \psi (h(\psi (0)))}،ψ(ح(ψ(ح(ψ(0))))){\displaystyle \psi (h(\psi (h(\psi (0)))))}... إذا سمحنان{\displaystyle n}العنصر رقم (بدءًا من0{\displaystyle 0}) من التسلسل الأساسي لـدلتا{\displaystyle \delta }يُشار إليه بـدلتا[ن]{\displaystyle \delta [n]}ثم يمكننا توضيح ذلك بشكل أدق باستخدام الاستدعاء الذاتي. باستخدام هذه الصيغة، يمكننا أن نرى أندلتا[0]=ψ(0){\displaystyle \delta [0]=\psi (0)}بكل سهولة. يمكننا تحديد بقية التسلسل باستخدام الاستدعاء الذاتي:دلتا[ن]=ψ(ح(دلتا[ن-1])){\displaystyle \delta [n]=\psi (h(\delta [n-1]))}(الأمثلة أدناه ستوضح هذا الأمر بشكل أفضل.)

فيما يلي بعض الأمثلة للحالة الأخيرة (والأكثر إثارة للاهتمام):

  • التسلسل المتعارف عليه لـψ(Ω){\displaystyle \psi (\Omega )}يكون:ψ(0){\displaystyle \psi (0)}،ψ(ψ(0)){\displaystyle \psi (\psi (0))}،ψ(ψ(ψ(0))){\displaystyle \psi (\psi (\psi (0)))}... وهذا يتقارب بالفعل إلىρ=ψ(Ω)=ζ0{\displaystyle \rho =\psi (\Omega )=\zeta _{0}}وبعد ذلكψ{\displaystyle \psi }ثابت حتىΩ{\displaystyle \Omega }.
  • التسلسل المتعارف عليه لـψ(Ω2){\displaystyle \psi (\Omega 2)}يكون:ψ(0){\displaystyle \psi (0)}،ψ(Ω+ψ(0)){\displaystyle \psi (\Omega +\psi (0))}،ψ(Ω+ψ(Ω+ψ(0)))،...{\displaystyle \psi (\Omega +\psi (\Omega +\psi (0))),\ldots } وهذا يتقارب بالفعل مع قيمةψ{\displaystyle \psi }فيρ=Ω+ψ(Ω2)=Ω+ζ1{\displaystyle \rho =\Omega +\psi (\Omega 2)=\Omega +\zeta _{1}}وبعد ذلكψ{\displaystyle \psi }ثابت حتىΩ2{\displaystyle \Omega 2}.
  • التسلسل المتعارف عليه لـψ(Ω2){\displaystyle \psi (\Omega ^{2})}يكون:ψ(0)،ψ(Ωψ(0))،ψ(Ωψ(Ωψ(0)))،...{\displaystyle \psi (0),\psi (\Omega \psi (0)),\psi (\Omega \psi (\Omega \psi (0))),\ldots } وهذا يتقارب مع قيمةψ{\displaystyle \psi }فيρ=Ωψ(Ω2){\displaystyle \rho =\Omega \psi (\Omega ^{2})}.
  • التسلسل المتعارف عليه لـψ(Ω23+Ω){\displaystyle \psi (\Omega ^{2}3+\Omega )}يكونψ(0)،ψ(Ω23+ψ(0))،ψ(Ω23+ψ(Ω23+ψ(0)))،...{\displaystyle \psi (0),\psi (\Omega ^{2}3+\psi (0)),\psi (\Omega ^{2}3+\psi (\Omega ^{2}3+\psi (0))),\ldots } وهذا يتقارب مع قيمةψ{\displaystyle \psi }فيρ=Ω23+ψ(Ω23+Ω){\displaystyle \rho =\Omega ^{2}3+\psi (\Omega ^{2}3+\Omega )}.
  • التسلسل المتعارف عليه لـψ(ΩΩ){\displaystyle \psi (\Omega ^{\Omega })}يكون:ψ(0)،ψ(Ωψ(0))،ψ(Ωψ(Ωψ(0)))،...{\displaystyle \psi (0),\psi (\Omega ^{\psi (0)}),\psi (\Omega ^{\psi (\Omega ^{\psi (0)})}),\ldots } وهذا يتقارب مع قيمةψ{\displaystyle \psi }فيρ=Ωψ(ΩΩ){\displaystyle \rho =\Omega ^{\psi (\Omega ^{\Omega })}}.
  • التسلسل المتعارف عليه لـψ(ΩΩ3){\displaystyle \psi (\Omega ^{\Omega }3)}يكون:ψ(0)،ψ(ΩΩ2+Ωψ(0))،ψ(ΩΩ2+Ωψ(ΩΩ2+Ωψ(0)))،...{\displaystyle \psi (0),\psi (\Omega ^{\Omega }2+\Omega ^{\psi (0)}),\psi (\Omega ^{\Omega }2+\Omega ^{\psi (\Omega ^{\Omega }2+\Omega ^{\psi (0)})}),\ldots } وهذا يتقارب مع قيمةψ{\displaystyle \psi }فيρ=ΩΩ2+Ωψ(ΩΩ3){\displaystyle \rho =\Omega ^{\Omega }2+\Omega ^{\psi (\Omega ^{\Omega }3)}}.
  • التسلسل المتعارف عليه لـψ(ΩΩ+1){\displaystyle \psi (\Omega ^{\Omega +1})}يكون:ψ(0)،ψ(ΩΩψ(0))،ψ(ΩΩψ(ΩΩψ(0)))،...{\displaystyle \psi (0),\psi (\Omega ^{\Omega }\psi (0)),\psi (\Omega ^{\Omega }\psi (\Omega ^{\Omega }\psi (0))),\ldots } وهذا يتقارب مع قيمةψ{\displaystyle \psi }فيρ=ΩΩψ(ΩΩ+1){\displaystyle \rho =\Omega ^{\Omega }\psi (\Omega ^{\Omega +1})}.
  • التسلسل المتعارف عليه لـψ(ΩΩ2+Ω3){\displaystyle \psi (\Omega ^{\Omega ^{2}+\Omega 3})}يكون:ψ(0)،ψ(ΩΩ2+Ω2+ψ(0))،ψ(ΩΩ2+Ω2+ψ(ΩΩ2+Ω2+ψ(0)))،...{\displaystyle \psi (0),\psi (\Omega ^{\Omega ^{2}+\Omega 2+\psi (0)}),\psi (\Omega ^{\Omega ^{2}+\Omega 2+\psi (\Omega ^{\Omega ^{2}+\Omega 2+\psi (0)})}),\ldots }

فيما يلي بعض الأمثلة على الحالات الأخرى:

  • التسلسل المتعارف عليه لـω2{\displaystyle \omega ^{2}}يكون:0{\displaystyle 0}،ω{\displaystyle \omega }،ω2{\displaystyle \omega 2}،ω3{\displaystyle \omega 3}...
  • التسلسل المتعارف عليه لـψ(ωω){\displaystyle \psi (\omega ^{\omega })}يكون:ψ(1){\displaystyle \psi (1)}،ψ(ω){\displaystyle \psi (\omega )}،ψ(ω2){\displaystyle \psi (\omega ^{2})}،ψ(ω3){\displaystyle \psi (\omega ^{3})}...
  • التسلسل المتعارف عليه لـψ(Ω)ω{\displaystyle \psi (\Omega )^{\omega }}يكون:1{\displaystyle 1}،ψ(Ω){\displaystyle \psi (\Omega )}،ψ(Ω)2{\displaystyle \psi (\Omega )^{2}}،ψ(Ω)3{\displaystyle \psi (\Omega )^{3}}...
  • التسلسل المتعارف عليه لـψ(Ω+1){\displaystyle \psi (\Omega +1)}يكون:ψ(Ω){\displaystyle \psi (\Omega )}،ψ(Ω)ψ(Ω){\displaystyle \psi (\Omega )^{\psi (\Omega )}}،ψ(Ω)ψ(Ω)ψ(Ω){\displaystyle \psi (\Omega )^{\psi (\Omega )^{\psi (\Omega )}}}...
  • التسلسل المتعارف عليه لـψ(Ω+ω){\displaystyle \psi (\Omega +\omega )}يكون:ψ(Ω){\displaystyle \psi (\Omega )}،ψ(Ω+1){\displaystyle \psi (\Omega +1)}،ψ(Ω+2){\displaystyle \psi (\Omega +2)}،ψ(Ω+3){\displaystyle \psi (\Omega +3)}...
  • التسلسل المتعارف عليه لـψ(Ωω){\displaystyle \psi (\Omega \omega )}يكون:ψ(0){\displaystyle \psi (0)}،ψ(Ω){\displaystyle \psi (\Omega )}،ψ(Ω2){\displaystyle \psi (\Omega 2)}،ψ(Ω3){\displaystyle \psi (\Omega 3)}...
  • التسلسل المتعارف عليه لـψ(Ωω){\displaystyle \psi (\Omega ^{\omega })}يكون:ψ(1){\displaystyle \psi (1)}،ψ(Ω){\displaystyle \psi (\Omega )}،ψ(Ω2){\displaystyle \psi (\Omega ^{2})}،ψ(Ω3){\displaystyle \psi (\Omega ^{3})}...
  • التسلسل المتعارف عليه لـψ(Ωψ(0)){\displaystyle \psi (\Omega ^{\psi (0)})}يكون:ψ(Ωω){\displaystyle \psi (\Omega ^{\omega })}،ψ(Ωωω){\displaystyle \psi (\Omega ^{\omega ^{\omega }})}،ψ(Ωωωω){\displaystyle \psi (\Omega ^{\omega ^{\omega ^{\omega }}})}... (هذا مشتق من التسلسل الأساسي لـψ(0){\displaystyle \psi (0)}).
  • التسلسل المتعارف عليه لـψ(Ωψ(Ω)){\displaystyle \psi (\Omega ^{\psi (\Omega )})}يكون:ψ(Ωψ(0)){\displaystyle \psi (\Omega ^{\psi (0)})}،ψ(Ωψ(ψ(0))){\displaystyle \psi (\Omega ^{\psi (\psi (0))})}،ψ(Ωψ(ψ(ψ(0)))){\displaystyle \psi (\Omega ^{\psi (\psi (\psi (0)))})}... (هذا مشتق من التسلسل الأساسي لـψ(Ω){\displaystyle \psi (\Omega )}(وهو ما تم ذكره أعلاه).

على الرغم من أن ترتيب باخمان-هواردψ(εΩ+1){\displaystyle \psi (\varepsilon _{\Omega +1})}ليس لها تدوين معياري خاص بها، ومن المفيد أيضًا تحديد تسلسل معياري لها: هذا هوψ(Ω){\displaystyle \psi (\Omega )}،ψ(ΩΩ){\displaystyle \psi (\Omega ^{\Omega })}،ψ(ΩΩΩ){\displaystyle \psi (\Omega ^{\Omega ^{\Omega }})}...

عملية إنهاء

ابدأ بأي عدد ترتيبي أقل من أو يساوي العدد الترتيبي لباخمان-هوارد، وكرر العملية التالية طالما أن الناتج ليس صفرًا:

  • إذا كان العدد الترتيبي لاحقاً، فاطرح واحداً (أي استبدله بسابقه).
  • إذا كانت حدًا، فاستبدلها بعنصر من عناصر التسلسل المتعارف عليه المحدد لها.

إذن، صحيح أن هذه العملية تنتهي دائمًا (لأن أي تسلسل تنازلي للأعداد الترتيبية يكون محدودًا)؛ ومع ذلك، مثل (بل وأكثر من ذلك بالنسبة لـ) لعبة الهيدرا :

  1. قد يستغرق الأمر وقتاً طويلاً جداً لإنهاء العملية.
  2. قد يكون إثبات الإنهاء بعيد المنال بالنسبة لبعض الأنظمة الحسابية الضعيفة.

لإعطاء فكرة عن طبيعة هذه العملية، إليك بعض خطواتها: بدءًا منψ(ΩΩω){\displaystyle \psi (\Omega ^{\Omega ^{\omega }})}(الترتيب الصغير لفيبلين)، قد ننزل إلىψ(ΩΩ3){\displaystyle \psi (\Omega ^{\Omega ^{3}})}ومن هناك إلى أسفلψ(ΩΩ2ψ(0)){\displaystyle \psi (\Omega ^{\Omega ^{2}\psi (0)})}، ثمψ(ΩΩ2ωω){\displaystyle \psi (\Omega ^{\Omega ^{2}\omega ^{\omega }})}ثمψ(ΩΩ2ω3){\displaystyle \psi (\Omega ^{\Omega ^{2}\omega ^{3}})}ثمψ(ΩΩ2ω23){\displaystyle \psi (\Omega ^{\Omega ^{2}\omega ^{2}3})}ثمψ(ΩΩ2(ω22+ω)){\displaystyle \psi (\Omega ^{\Omega ^{2}(\omega ^{2}2+\omega )})}ثمψ(ΩΩ2(ω22+1)){\displaystyle \psi (\Omega ^{\Omega ^{2}(\omega ^{2}2+1)})}ثمψ(ΩΩ2ω22+Ωψ(ΩΩ2ω22+Ωψ(0))){\displaystyle \psi (\Omega ^{\Omega ^{2}\omega ^{2}2+\Omega \psi (\Omega ^{\Omega ^{2}\omega ^{2}2+\Omega \psi (0)})})}ثمψ(ΩΩ2ω22+Ωψ(ΩΩ2ω22+Ωωωω)){\displaystyle \psi (\Omega ^{\Omega ^{2}\omega ^{2}2+\Omega \psi (\Omega ^{\Omega ^{2}\omega ^{2}2+\Omega \omega ^{\omega ^{\omega }}})})}وهكذا دواليك. يبدو الأمر كما لو أن التعبيرات تزداد تعقيداً، بينما في الواقع، تتناقص الأعداد الترتيبية دائماً.

فيما يتعلق بالبيان الأول، يمكن للمرء أن يقدم، لأي عدد ترتيبيα{\displaystyle \alpha }أقل من أو يساوي الترتيب الترتيبي لباخمان-هواردψ(εΩ+1){\displaystyle \psi (\varepsilon _{\Omega +1})}، دالة الأعداد الصحيحةوα(ن){\displaystyle f_{\alpha }(n)}والذي يحسب عدد خطوات العملية قبل الإنهاء إذا اختار المرء دائمًان{\displaystyle n}العنصر رقم ' من المتتالية الأساسية (هذه الدالة تحقق الهوية)وα(ن)=وα[ن](ن)+1{\displaystyle f_{\alpha }(n)=f_{\alpha [n]}(n)+1}). ثموα{\displaystyle f_{\alpha }}يمكن أن تكون وظيفة سريعة النمو للغاية: بالفعلوωω(ن){\displaystyle f_{\omega ^{\omega }}(n)}هو في الأساسنن{\displaystyle n^{n}}، الوظيفةوψ(Ωω)(ن){\displaystyle f_{\psi (\Omega ^{\omega })}(n)}وهي قابلة للمقارنة بدالة أكرمانأ(ن،ن){\displaystyle A(n,n)}، ووψ(εΩ+1)(ن){\displaystyle f_{\psi (\varepsilon _{\Omega +1})}(n)}يمكن مقارنتها بدالة غودستين . إذا قمنا بدلاً من ذلك بإنشاء دالة تحقق المتطابقةزα(ن)=زα[ن](ن+1)+1{\displaystyle g_{\alpha }(n)=g_{\alpha [n]}(n+1)+1}وبالتالي، يزداد مؤشر الدالة عند تطبيقها، ثم نقوم بإنشاء دالة تنمو بشكل أسرع بكثير:زψ(0)(ن){\displaystyle g_{\psi (0)}(n)}وهي بالفعل قابلة للمقارنة بدالة غودستين، وزψ(ΩΩωω)(ن){\displaystyle g_{\psi (\Omega ^{\Omega ^{\omega }\omega })}(n)}وهي قابلة للمقارنة بوظيفة TREE .

فيما يتعلق بالبيان الثاني، يُقدّم التحليل الترتيبي صيغة دقيقة : على سبيل المثال، يمكن لنظرية مجموعات كريپكي-بلاتيك أن تثبت [ 4 ] أن العملية تنتهي لأي قيمة معطاة.α{\displaystyle \alpha }أقل من الترتيب الترتيبي لباخمان-هوارد، لكنها لا تستطيع فعل ذلك بشكل منتظم، أي أنها لا تستطيع إثبات الإنهاء بدءًا من الترتيب الترتيبي لباخمان-هوارد. بعض النظريات مثل حساب بيانو محدودة بأعداد ترتيبية أصغر بكثير (ε0{\displaystyle \varepsilon _{0}}(في حالة حساب بيانو).

تنويعات على المثال

مما يجعل الوظيفة أقل قوة

من المفيد (وإن لم يكن مفيداً تماماً) أن نجعلψ{\displaystyle \psi }أقل قوة.

إذا قمنا بتغيير تعريفψ{\displaystyle \psi }أعلاه لحذف الأس من المجموعة التي منهاج(α){\displaystyle C(\alpha )}يتم بناؤها، ثم نحصل علىψ(0)=ωω{\displaystyle \psi (0)=\omega ^{\omega }}(لأن هذا هو أصغر عدد ترتيبي لا يمكن بناؤه من0{\displaystyle 0}،1{\displaystyle 1}وω{\displaystyle \omega }(باستخدام الجمع والضرب فقط)، ثمψ(1)=ωω2{\displaystyle \psi (1)=\omega ^{\omega ^{2}}}وبالمثلψ(ω)=ωωω{\displaystyle \psi (\omega )=\omega ^{\omega ^{\omega }}}،ψ(ψ(0))=ωωωω{\displaystyle \psi (\psi (0))=\omega ^{\omega ^{\omega ^{\omega }}}}إلى أن نصل إلى نقطة ثابتة تصبح حينها نقطة انطلاقناψ(Ω)=ε0{\displaystyle \psi (\Omega )=\varepsilon _{0}}ثم لديناψ(Ω+1)=ε0ω{\displaystyle \psi (\Omega +1)={\varepsilon _{0}}^{\omega }}وهكذا دواليك حتىψ(Ω2)=ε1{\displaystyle \psi (\Omega 2)=\varepsilon _{1}}بما أن عملية الضربΩ{\displaystyle \Omega }إذا كان مسموحًا بذلك، فلا يزال بإمكاننا تشكيلψ(Ω2)=φ2(0){\displaystyle \psi (\Omega ^{2})=\varphi _{2}(0)}وψ(Ω3)=φ3(0){\displaystyle \psi (\Omega ^{3})=\varphi _{3}(0)}وهكذا دواليك، لكن بناءنا ينتهي عند هذا الحد، إذ لا سبيل للوصول إلى أو تجاوز هذه النقطة.Ωω{\displaystyle \Omega ^{\omega }}إذن، نطاق هذا النظام المخفف من التدوين هوψ(Ωω)=φω(0){\displaystyle \psi (\Omega ^{\omega })=\varphi _{\omega }(0)}(قيمةψ(Ωω){\displaystyle \psi (\Omega ^{\omega })}هو نفسه في نظامنا الأضعف كما هو في نظامنا الأصلي، باستثناء أننا لا نستطيع الآن تجاوزه). وهذا لا يصل حتى إلى الترتيب الترتيبي لـ Feferman–Schütte.

إذا قمنا بتغيير تعريفψ{\displaystyle \psi }ومع ذلك، هناك المزيد للسماح بالإضافة فقط كعنصر أساسي للبناء، فنحصل علىψ(0)=ω2{\displaystyle \psi (0)=\omega ^{2}}وψ(1)=ω3{\displaystyle \psi (1)=\omega ^{3}}وهكذا دواليك حتىψ(ψ(0))=ωω2{\displaystyle \psi (\psi (0))=\omega ^{\omega ^{2}}}وما زالψ(Ω)=ε0{\displaystyle \psi (\Omega )=\varepsilon _{0}}هذه المرة،ψ(Ω+1)=ε0ω{\displaystyle \psi (\Omega +1)=\varepsilon _{0}\omega }وهكذا دواليك حتىψ(Ω2)=ε1{\displaystyle \psi (\Omega 2)=\varepsilon _{1}}وبالمثلψ(Ω3)=ε2{\displaystyle \psi (\Omega 3)=\varepsilon _{2}}لكن هذه المرة لا يمكننا المضي قدمًا: إذ لا يمكننا إلا الإضافةΩ{\displaystyle \Omega }نطاق نظامنا هوψ(Ωω)=εω=φ1(ω){\displaystyle \psi (\Omega \omega )=\varepsilon _{\omega }=\varphi _{1}(\omega )}.

وإذا قمنا بتغيير التعريف أكثر، بحيث لا نسمح إلا بـ psi، فسنحصل علىψ(0)=1{\displaystyle \psi (0)=1}،ψ(ψ(0))=2{\displaystyle \psi (\psi (0))=2}وهكذا دواليك حتىψ(ω)=ω+1{\displaystyle \psi (\omega )=\omega +1}،ψ(ψ(ω))=ω+2{\displaystyle \psi (\psi (\omega ))=\omega +2}، وψ(Ω)=ω2{\displaystyle \psi (\Omega )=\omega 2}وعند هذه النقطة لا يمكننا المضي قدمًا لأننا لا نستطيع فعل أي شيء حيال ذلك.Ω{\displaystyle \Omega }لذا فإن مدى هذا النظام هو فقطω2{\displaystyle \omega 2}.

في كلتا الحالتين، نجد أن القيد المفروض على الضعفψ{\displaystyle \psi }لا تأتي الوظيفة بقدر ما تأتي من العمليات المسموح بها على الأعداد الترتيبية القابلة للعد بقدر ما تأتي من العمليات المسموح بها على الأعداد الترتيبية غير القابلة للعد التي نسمح لأنفسنا بالإشارة إليها.

تجاوز الترتيب الترتيبي لباخمان-هوارد

نحن نعلم ذلكψ(εΩ+1){\displaystyle \psi (\varepsilon _{\Omega +1})}هو الترتيب الترتيبي لباخمان-هوارد. والسبب في ذلك هوψ(εΩ+1+1){\displaystyle \psi (\varepsilon _{\Omega +1}+1)}ليس أكبر، وفقًا لتعريفاتنا، هو أنه لا يوجد رمز لـεΩ+1{\displaystyle \varepsilon _{\Omega +1}}(لا ينتمي إلى)ج(α){\displaystyle C(\alpha )}لأيα{\displaystyle \alpha }(فهو دائمًا الحد الأدنى الأعلى له). يمكن للمرء أن يحاول إضافةε{\displaystyle \varepsilon }الدالة (أو دوال فيبلن لعدد معين من المتغيرات) تقتصر على العمليات الأساسية المسموح بها بعد الجمع والضرب والأس، لكن هذا لا يوصلنا إلى نتيجة مرضية. لإنشاء رموز أكثر منهجية للأعداد الترتيبية القابلة للعد، نحتاج إلى رموز أكثر منهجية للأعداد الترتيبية غير القابلة للعد: لا يمكننا استخدامψ{\displaystyle \psi }الدالة نفسها لأنها لا تنتج إلا أعدادًا ترتيبية قابلة للعد (مثلًا،ψ(Ω+1){\displaystyle \psi (\Omega +1)}يكون،εφ2(0)+1{\displaystyle \varepsilon _{\varphi _{2}(0)+1}}بالتأكيد لاεΩ+1{\displaystyle \varepsilon _{\Omega +1}}وبالتالي، فإن الفكرة هي محاكاة تعريفها على النحو التالي:

يتركψ1(α){\displaystyle \psi _{1}(\alpha )}ليكن أصغر عدد ترتيبي لا يمكن التعبير عنه من بين جميع الأعداد الترتيبية القابلة للعد وΩ2{\displaystyle \Omega _{2}}باستخدام المجاميع، والضرب، والدوال الأسية، وψ1{\displaystyle \psi _{1}}الوظيفة نفسها (إلى الترتيبات التي تم إنشاؤها مسبقًا أقل منα{\displaystyle \alpha }).

هنا،Ω2{\displaystyle \Omega _{2}}هو عدد ترتيبي جديد مضمون أن يكون أكبر من جميع الأعداد الترتيبية التي سيتم إنشاؤها باستخدامψ1{\displaystyle \psi _{1}}مرة أخرى، السماحΩ=ω1{\displaystyle \Omega =\omega _{1}}وΩ2=ω2{\displaystyle \Omega _{2}=\omega _{2}}يعمل.

على سبيل المثال،ψ1(0)=Ω{\displaystyle \psi _{1}(0)=\Omega }وبشكل أعمψ1(α)=εΩ+α{\displaystyle \psi _{1}(\alpha )=\varepsilon _{\Omega +\alpha }}لجميع الأعداد الترتيبية القابلة للعد وحتى ما وراءها (ψ1(Ω)=ψ1(ψ1(0))=εΩ2{\displaystyle \psi _{1}(\Omega )=\psi _{1}(\psi _{1}(0))=\varepsilon _{\Omega 2}}وψ1(ψ1(1))=εεΩ+1{\displaystyle \psi _{1}(\psi _{1}(1))=\varepsilon _{\varepsilon _{\Omega +1}}}): هذا صحيح حتى النقطة الثابتة الأولىζΩ+1{\displaystyle \zeta _{\Omega +1}}من الوظيفةξεξ{\displaystyle \xi \mapsto \varepsilon _{\xi }}وَرَاءَΩ{\displaystyle \Omega }، وهو الحد الأقصى لـψ1(0){\displaystyle \psi _{1}(0)}،ψ1(ψ1(0)){\displaystyle \psi _{1}(\psi _{1}(0))}وهكذا دواليك. بالإضافة إلى ذلك، لديناψ1(α)=ζΩ+1{\displaystyle \psi _{1}(\alpha )=\zeta _{\Omega +1}}ويظل هذا صحيحاً حتىΩ2{\displaystyle \Omega _{2}}تمامًا كما كان الحال بالنسبة لـψ(Ω){\displaystyle \psi (\Omega )}لديناψ1(Ω2)=ζΩ+1{\displaystyle \psi _{1}(\Omega _{2})=\zeta _{\Omega +1}}وψ1(Ω2+1)=εζΩ+1+1{\displaystyle \psi _{1}(\Omega _{2}+1)=\varepsilon _{\zeta _{\Omega +1}+1}}.

الψ1{\displaystyle \psi _{1}}تُعطينا الدالة نظامًا من الرموز ( بافتراض أنه يمكننا بطريقة ما كتابة جميع الأعداد الترتيبية القابلة للعد!) للأعداد الترتيبية غير القابلة للعد أدناهψ1(εΩ2+1){\displaystyle \psi _{1}(\varepsilon _{\Omega _{2}+1})}، وهو الحد الأقصى لـψ1(Ω2){\displaystyle \psi _{1}(\Omega _{2})}،ψ1(Ω2Ω2){\displaystyle \psi _{1}({\Omega _{2}}^{\Omega _{2}})}وهكذا دواليك.

الآن يمكننا إعادة إدخال هذه الرموز في الأصلψ{\displaystyle \psi }تم تعديل الدالة على النحو التالي:

ψ(α){\displaystyle \psi (\alpha )}هو أصغر عدد ترتيبي لا يمكن التعبير عنه من0{\displaystyle 0}،1{\displaystyle 1}،ω{\displaystyle \omega }،Ω{\displaystyle \Omega }وΩ2{\displaystyle \Omega _{2}}باستخدام المجاميع، والضرب، والدوال الأسية،ψ1{\displaystyle \psi _{1}}الوظيفة، وψ{\displaystyle \psi }الوظيفة نفسها (إلى الترتيبات التي تم إنشاؤها مسبقًا أقل منα{\displaystyle \alpha }).

هذه الوظيفة المعدلةψ{\displaystyle \psi }يتزامن مع السابق حتى (بما في ذلك)ψ(ψ1(1)){\displaystyle \psi (\psi _{1}(1))} وهو الترتيب الترتيبي لباخمان-هوارد. لكن الآن يمكننا تجاوز هذا، وψ(ψ1(1)+1){\displaystyle \psi (\psi _{1}(1)+1)}يكونεψ(ψ1(1))+1{\displaystyle \varepsilon _{\psi (\psi _{1}(1))+1}}(التالي)ε{\displaystyle \varepsilon }(العدد بعد الترتيب الترتيبي لباخمان-هوارد). لقد جعلنا نظامنا غير تنبؤي بشكل مزدوج : لإنشاء رموز للأعداد الترتيبية القابلة للعد، نستخدم رموزًا لأعداد ترتيبية معينة بينΩ{\displaystyle \Omega }وΩ2{\displaystyle \Omega _{2}}والتي يتم تعريفها بنفسها باستخدام ترتيبات معينة تتجاوزΩ2{\displaystyle \Omega _{2}}.

يتمثل أحد أشكال هذا المخطط، والذي لا يُحدث فرقًا كبيرًا عند استخدام دالتين فقط (أو عدد محدود) من دوال الانهيار، ولكنه يصبح مهمًا لعدد لا نهائي منها، في تعريف

ψ(α){\displaystyle \psi (\alpha )}هو أصغر عدد ترتيبي لا يمكن التعبير عنه من0{\displaystyle 0}،1{\displaystyle 1}،ω{\displaystyle \omega }،Ω{\displaystyle \Omega }وΩ2{\displaystyle \Omega _{2}}باستخدام المجاميع، والضرب، والدوال الأسية، وψ1{\displaystyle \psi _{1}}وψ{\displaystyle \psi }دالة (إلى الأعداد الترتيبية التي تم إنشاؤها مسبقًا والتي تقل عنα{\displaystyle \alpha }).

أي السماح باستخدامψ1{\displaystyle \psi _{1}}فقط للحجج الأقل منα{\displaystyle \alpha }نفسها. مع هذا التعريف، يجب أن نكتبψ(Ω2){\displaystyle \psi (\Omega _{2})}بدلاً منψ(ψ1(Ω2)){\displaystyle \psi (\psi _{1}(\Omega _{2}))}(على الرغم من أنها لا تزال مساوية لـψ(ψ1(Ω2))=ψ(ζΩ+1){\displaystyle \psi (\psi _{1}(\Omega _{2}))=\psi (\zeta _{\Omega +1})}بالطبع، لكنها الآن ثابتة حتىΩ2{\displaystyle \Omega _{2}}هذا التغيير غير جوهري لأنه، من الناحية البديهية،ψ1{\displaystyle \psi _{1}}تقوم الدالة بدمج الأعداد الترتيبية القابلة للتسمية التي تتجاوزΩ2{\displaystyle \Omega _{2}}أقل من الأخير، لذا لا يهم كثيراً ما إذاψ{\displaystyle \psi }يتم استدعاؤها مباشرة على الأعداد الترتيبية التي تتجاوزΩ2{\displaystyle \Omega _{2}}أو على صورتهم بواسطةψ1{\displaystyle \psi _{1}}لكن ذلك يجعل من الممكن تحديدψ{\displaystyle \psi }وψ1{\displaystyle \psi _{1}}عن طريق الاستقراء المتزامن (بدلاً من الاستقراء "التنازلي")، وهذا أمر مهم إذا أردنا استخدام عدد لا نهائي من الدوال المنهارة.

في الواقع، ليس هناك سبب للتوقف عند مستويين: استخدامω+1{\displaystyle \omega +1}بهذه الطريقة، أصبح الكرادلة الجدد،Ω1،Ω2،...،Ωω{\displaystyle \Omega _{1},\Omega _{2},\ldots ,\Omega _{\omega }}وبذلك نحصل على نظام مكافئ أساسًا للنظام الذي قدمه بوخهولز، [ 3 ] والفرق غير الجوهري هو أن بوخهولز يستخدمω+1{\displaystyle \omega +1}لا يحتاج بوخهولز إلى السماح بالضرب أو الأسس منذ البداية؛ كما أنه لا يُدخل الأعداد الترتيبية.1{\displaystyle 1}أوω{\displaystyle \omega }في النظام، حيث سيتم إنتاجها أيضًا بواسطةψ{\displaystyle \psi }الوظائف: هذا يجعل المخطط بأكمله أكثر أناقةً وإيجازًا في التعريف، وإن كان أكثر صعوبةً في الفهم. هذا النظام مكافئ منطقيًا أيضًا لـ "المخططات الترتيبية" السابقة (والتي يصعب فهمها) لتاكيوتي [ 5 ] وθ{\displaystyle \theta }دوال فيفرمان: مداها هو نفسه (ψ0(εΩω+1){\displaystyle \psi _{0}(\varepsilon _{\Omega _{\omega }+1})}، والذي يمكن تسميته الترتيبي تاكيوتي-فيفيرمان-بوخهولز، والذي يصف قوةΠ11{\displaystyle \Pi _{1}^{1}}(الفهم بالإضافة إلى الاستقراء الشريطي ).

متغير "عادي"

تختلف معظم تعريفات دوال التجميع الترتيبية الواردة في الأدبيات الحديثة عن تلك التي قدمناها في جانب تقني مهم، مما يجعلها أكثر ملاءمة من الناحية التقنية، وإن كانت أقل وضوحًا من الناحية البديهية. وسنوضح ذلك الآن.

التعريف التالي (بالاستقراء علىα{\displaystyle \alpha }) مكافئ تمامًا لدالةψ{\displaystyle \psi }فوق :

يتركج(α،β){\displaystyle C(\alpha ,\beta )}لتكن مجموعة الأعداد الترتيبية المولدة بدءًا من0{\displaystyle 0}،1{\displaystyle 1}،ω{\displaystyle \omega }،Ω{\displaystyle \Omega }وجميع الأعداد الترتيبية الأقل منβ{\displaystyle \beta }من خلال تطبيق الدوال التالية بشكل متكرر: الجمع الترتيبي، والضرب، والرفع إلى الأسس، والدالةψα{\displaystyle \psi {\upharpoonright _{\alpha }}}. ثمψ(α){\displaystyle \psi (\alpha )}يُعرَّف بأنه أصغر عدد ترتيبيρ{\displaystyle \rho }بحيثج(α،ρ)Ω=ρ{\displaystyle C(\alpha ,\rho )\cap \Omega =\rho }.

(هذا مكافئ، لأنه إذاσ{\displaystyle \sigma }أصغر عدد ترتيبي ليس فيج(α،0){\displaystyle C(\alpha ,0)}وهذا هو التعريف الذي اعتمدناه في الأصلψ(α){\displaystyle \psi (\alpha )}إذن فهو أيضًا أصغر عدد ترتيبي غير موجود فيج(α،0)=ج(α،σ){\displaystyle C(\alpha ,0)=C(\alpha ,\sigma )}وعلاوة على ذلك، فإن الخصائص التي وصفناها لـψ{\displaystyle \psi }يعني ذلك أنه لا يوجد ترتيب بينσ{\displaystyle \sigma }شامل وΩ{\displaystyle \Omega }ملكية حصرية لـج(α،σ){\displaystyle C(\alpha ,\sigma )}.)

يمكننا الآن إجراء تغيير على التعريف مما يجعله مختلفاً بشكل طفيف:

يتركج~(α،β){\displaystyle {\tilde {C}}(\alpha ,\beta )}لتكن مجموعة الأعداد الترتيبية المولدة بدءًا من0{\displaystyle 0}،1{\displaystyle 1}،ω{\displaystyle \omega }،Ω{\displaystyle \Omega }وجميع الأعداد الترتيبية الأقل منβ{\displaystyle \beta }من خلال تطبيق الدوال التالية بشكل متكرر: الجمع الترتيبي، والضرب، والرفع إلى الأسس، والدالةψ~α{\displaystyle {\tilde {\psi }}{\upharpoonright _{\alpha }}}. ثمψ~(α){\displaystyle {\tilde {\psi }}(\alpha )}يُعرَّف بأنه أصغر عدد ترتيبيρ{\displaystyle \rho }بحيثج~(α،ρ)Ω=ρ{\displaystyle {\tilde {C}}(\alpha ,\rho )\cap \Omega =\rho }وαج~(α،ρ){\displaystyle \alpha \in {\tilde {C}}(\alpha ,\rho )}.

القيم الأولى لـψ~{\displaystyle {\tilde {\psi }}}تتطابق مع تلك الخاصة بـψ{\displaystyle \psi }أي للجميعα<ζ0{\displaystyle \alpha <\zeta _{0}}أينζ0=φ2(0){\displaystyle \zeta _{0}=\varphi _{2}(0)}لديناψ~(α)=ψ(α){\displaystyle {\tilde {\psi }}(\alpha )=\psi (\alpha )}بسبب البند الإضافيαج~(α،ρ){\displaystyle \alpha \in {\tilde {C}}(\alpha ,\rho )}يتحقق الشرط دائمًا. ولكن عند هذه النقطة تبدأ الدوال في الاختلاف: بينما الدالةψ{\displaystyle \psi }يعلق عندζ0{\displaystyle \zeta _{0}}للجميعζ0αΩ{\displaystyle \zeta _{0}\leq \alpha \leq \Omega }، الوظيفةψ~{\displaystyle {\tilde {\psi }}}يرضيψ~(ζ0)=εζ0+1{\displaystyle {\tilde {\psi }}(\zeta _{0})=\varepsilon _{\zeta _{0}+1}}بسبب الحالة الجديدةαج~(α،ρ){\displaystyle \alpha \in {\tilde {C}}(\alpha ,\rho )}يفرضψ~(ζ0)>ζ0{\displaystyle {\tilde {\psi }}(\zeta _{0})>\zeta _{0}}من ناحية أخرى، ما زلنا نمتلكψ~(Ω)=ζ0{\displaystyle {\tilde {\psi }}(\Omega )=\zeta _{0}}(لأنΩج(α،ρ){\displaystyle \Omega \in C(\alpha ,\rho )}للجميعρ{\displaystyle \rho }لذا فإن الشرط الإضافي لا يدخل حيز التنفيذ). لاحظ على وجه الخصوص أنψ~{\displaystyle {\tilde {\psi }}}على عكسψ{\displaystyle \psi }، ليست رتيبة، وليست متصلة.

على الرغم من هذه التغييرات، فإنψ~{\displaystyle {\tilde {\psi }}}تُعرّف الدالة أيضًا نظامًا من الرموز الترتيبية حتى الترتيبية باخمان-هوارد: تختلف الرموز، وشروط الاتساق، اختلافًا طفيفًا (على سبيل المثال،ψ(Ω+1+α)=ψ~(ψ~(Ω)+α){\displaystyle \psi (\Omega +1+\alpha )={\tilde {\psi }}({\tilde {\psi }}(\Omega )+\alpha )}للجميعα{\displaystyle \alpha }أقل من القيمة الشائعةψ(Ω2)=ψ~(Ω+1){\displaystyle \psi (\Omega 2)={\tilde {\psi }}(\Omega +1)}).

وظائف أخرى مماثلة لطي الترتيب

ψ أراي

دالة ψ الخاصة بـ Arai هي دالة ترتيبية قابلة للانهيار قدمها Toshiyasu Arai (زوج Noriko H. Arai ) في ورقته البحثية: تحليل ترتيبي مبسط للانعكاس من الدرجة الأولى .ψΩ(α){\displaystyle \psi _{\Omega }(\alpha )}هي دالة قابلة للانهيار بحيثψΩ(α)<Ω{\displaystyle \psi _{\Omega }(\alpha )<\Omega }، أينΩ{\displaystyle \Omega }يمثل هذا أول عدد ترتيبي غير معدود (يمكن استبداله بالعدد الترتيبي لتشرش-كلين، ولكن ذلك سيزيد من التعقيد التقني). خلال هذا المقال،كPΠشمال{\displaystyle {\mathsf {KP\Pi _{N}}}}يمثل نظرية مجموعات كريپكي-بلاتيك لـΠشمال{\displaystyle {\mathsf {\Pi _{N}}}}- الكون العاكس،كشمال{\displaystyle \mathbb {K} _{N}}هو الأقلΠشمال-21{\displaystyle {\mathsf {\Pi }}_{N-2}^{1}}عدد أساسي لا يوصف (يمكن استبداله بالأقل)Πشمال{\displaystyle {\mathsf {\Pi }}_{N}}(يعكس الترتيب على حساب صعوبة تقنية إضافية)،شمال{\displaystyle N}هو عدد طبيعي ثابت3{\displaystyle \geq 3}، وΩ0=0{\displaystyle \Omega _{0}=0}.

يفترضكPΠشمالθ{\displaystyle {\mathsf {KP\Pi _{N}}}\vdash \theta }لـΣ1{\displaystyle {\mathsf {\Sigma _{1}}}}(Ω{\displaystyle \Omega })-جملةθ{\displaystyle {\mathsf {\theta }}}ثم، يوجد عدد محدودن{\displaystyle n}بحيث يكون لـα=ψΩ(ωن(كشمال+1)){\displaystyle \alpha =\psi _{\Omega }(\omega _{n}(\mathbb {K} _{N}+1))}،لαθ{\displaystyle L_{\alpha }\models \theta }ويمكن أيضاً إثبات ذلك.كPΠشمال{\displaystyle {\mathsf {KP\Pi _{N}}}}يثبت ذلك أن كل جزء أولي{αياتي:α<ψΩ(ωن(كشمال+1))}؛ن=1،2،...{\displaystyle \{\alpha \in OT:\alpha <\psi _{\Omega }(\omega _{n}(\mathbb {K} _{N}+1))\};n=1,2,\ldots }وهو أمرٌ ذو أساسٍ متين ، ولذلك،ψΩ(εكشمال+1){\displaystyle \psi _{\Omega }(\varepsilon _{\mathbb {K} _{N}+1})}هو الترتيب البرهاني لـكPΠشمال{\displaystyle {\mathsf {KP\Pi _{N}}}}ويمكن بعد ذلك إجراء التحويلات التالية:

  • ψΩ(εΩ+1)=|كPω|=بحيا{\displaystyle \psi _{\Omega }(\varepsilon _{\Omega +1})=|{\mathsf {KP\omega }}|={\mathsf {BHO}}}، أينΩ{\displaystyle \Omega }إما أن يكون أقل عدد ترتيبي منتظم بشكل متكرر أو أقل عدد أصلي غير قابل للعد،كPω{\displaystyle {\mathsf {KP\omega }}}هي نظرية مجموعات كريپكي-بلاتيك مع اللانهاية وبحيا{\displaystyle {\mathsf {BHO}}}هو الترتيب الترتيبي لباخمان-هوارد .
  • ψΩ(Ωω)=|Π11-جأ0|=بيا{\displaystyle \psi _{\Omega }(\Omega _{\omega })=|{\mathsf {\Pi _{1}^{1}-CA_{0}}}|={\mathsf {BO}}}، أينΩω{\displaystyle \Omega _{\omega }}إما أن يكون الحد الأدنى للأعداد الترتيبية المسموح بها أو الحد الأدنى للأعداد الأصلية غير المحدودة وبيا{\displaystyle {\mathsf {BO}}}هو الترتيب الترتيبي لبوخهولز .
  • ψΩ(εΩω+1)=|كPل|=تيFبيا{\displaystyle \psi _{\Omega }(\varepsilon _{\Omega _{\omega }+1})=|{\mathsf {KPl}}|={\mathsf {TFBO}}}، أينΩω{\displaystyle \Omega _{\omega }}إما أن يكون الحد الأدنى للأعداد الترتيبية المسموح بها أو الحد الأدنى للأعداد الأصلية غير المحدودة،كPل{\displaystyle {\mathsf {KPl}}}مؤشر الأداء الرئيسي بدون نظام التجميع وتيFبيا{\displaystyle {\mathsf {TFBO}}}هو الترتيبي تاكيوتي-فيفيرمان-بوخهولز .
  • ψΩ(εأنا+1)=|كPأنا|{\displaystyle \psi _{\Omega }(\varepsilon _{I+1})=|{\mathsf {KPi}}|}، أينأنا{\displaystyle I}إما أن يكون أقل عدد ترتيبي يصعب الوصول إليه بشكل متكرر أو أقل عدد أصلي يصعب الوصول إليه بشكل ضعيف وكPأنا{\displaystyle {\mathsf {KPi}}}هي نظرية مجموعات كريپكي-بلاتيك مع كون غير قابل للوصول إليه بشكل متكرر.

ψ باخمان

أول دالة تجميع ترتيبية حقيقية، دالة باخمانψ{\displaystyle \psi }ابتكرها هاينز باخمان ، وهي معقدة نوعًا ما لأنها تعتمد على المتتاليات الأساسية لجميع الأعداد الترتيبية الحدية؛ كما أن تعريفها الأصلي معقد. وقد اقترح مايكل راثجن "إعادة صياغة" للنظام، وهي كالتالي:

  • يتركΩ{\displaystyle \Omega }يمثل عددًا ترتيبيًا غير معدود مثلω1{\displaystyle \omega _{1}}؛
  • ثم حددجΩ(α،β){\displaystyle C^{\Omega }(\alpha ,\beta )}مع إغلاقβ{0،Ω}{\displaystyle \beta \cup \{0,\Omega \}}بالإضافة إلى ذلك،(ξωξ){\displaystyle (\xi \rightarrow \omega ^{\xi })}و(ξψΩ(ξ)){\displaystyle (\xi \rightarrow \psi _{\Omega }(\xi ))}لξ<α{\displaystyle \xi <\alpha }.
  • ψΩ(α){\displaystyle \psi _{\Omega }(\alpha )}هو أصغر عدد ترتيبي قابل للعد ρ بحيثجΩ(α،ρ)Ω=ρ{\displaystyle C^{\Omega }(\alpha ,\rho )\cap \Omega =\rho }

ψΩ(εΩ+1){\displaystyle \psi _{\Omega }(\varepsilon _{\Omega +1})}هو الترتيب باخمان-هوارد، الترتيب البرهاني لنظرية مجموعة كريپكي-بلاتيك مع بديهية اللانهاية (KP).

ψ بوخهولز

بوخهولزψ{\displaystyle \psi } هي عبارة عن تسلسل هرمي للدوال ذات الوسيط الواحدψν:يانيان{\displaystyle \psi _{\nu }:{\mathsf {On}}\rightarrow {\mathsf {On}}}، معψν(α){\displaystyle \psi _{\nu }(\alpha )} يُختصر أحيانًا إلىψνα{\displaystyle \psi _{\nu }\alpha }من المرجح أن تكون هذه الدالة هي الأشهر بين جميع دوال التجميع الترتيبي. تعريفها كالتالي:

  • يُعرِّفΩ0=1{\displaystyle \Omega _{0}=1}وΩν=ν{\displaystyle \Omega _{\nu }=\aleph _{\nu }}لν>0{\displaystyle \nu >0}.
  • يتركP(α){\displaystyle P(\alpha )}لتكن مجموعة الحدود المتميزة في الشكل الطبيعي لكانتور لـα{\displaystyle \alpha }(مع كل مصطلح من الشكلωξ{\displaystyle \omega ^{\xi }}لξيان{\displaystyle \xi \in {\mathsf {On}}}(انظر نظرية كانتور للشكل الطبيعي )
  • جν0(α)=Ων{\displaystyle C_{\nu }^{0}(\alpha )=\Omega _{\nu }}
  • جνن+1(α)=جνن(α){γ|P(γ)جνن(α)}{ψν(ξ)|ξαجνن(α)ξجu(ξ)uω}{\displaystyle C_{\nu }^{n+1}(\alpha )=C_{\nu }^{n}(\alpha )\cup \{\gamma \mid P(\gamma )\subseteq C_{\nu }^{n}(\alpha )\}\cup \{\psi _{\nu }(\xi )\mid \xi \in \alpha \cap C_{\nu }^{n}(\alpha )\land \xi \in C_{u}(\xi )\land u\leq \omega \}}
  • جν(α)=ن<ωجνن(α){\displaystyle C_{\nu }(\alpha )=\bigcup \limits _{n<\omega }C_{\nu }^{n}(\alpha )}
  • ψν(α)=مين({γ|γجν(α)}){\displaystyle \psi _{\nu }(\alpha )=\min(\{\gamma \mid \gamma \notin C_{\nu }(\alpha )\})}

حدود هذا النظام هيψ0(εΩω+1){\displaystyle \psi _{0}(\varepsilon _{\Omega _{\omega }+1})}، الترتيبية تاكيوتي-فيفيرمان-بوخهولز .

ψ بوخهولز الموسع

تُعد دالة الانهيار الترتيبي هذه امتدادًا متطورًا لدالة بوخهولزψ{\displaystyle \psi } بقلم عالم الرياضيات دينيس ماكسودوف. إن نهاية هذا النظام، الذي يُطلق عليه أحيانًا اسم الترتيب الموسع لبوخهولز، أكبر بكثير، وتساويψ0(ΩΩΩ){\displaystyle \psi _{0}(\Omega _{\Omega _{\Omega _{\cdots }}})}أينΩΩΩ...{\displaystyle \Omega _{\Omega _{\Omega _{...}}}}تشير إلى نقطة أوميغا الثابتة الأولى. تُعرَّف الدالة على النحو التالي:

  • يُعرِّفΩ0=1{\displaystyle \Omega _{0}=1}وΩν=ν{\displaystyle \Omega _{\nu }=\aleph _{\nu }}لν>0{\displaystyle \nu >0}.
  • جν0(α)={β|β<Ων}{\displaystyle C_{\nu }^{0}(\alpha )=\{\beta \mid \beta <\Omega _{\nu }\}}
  • جνن+1(α)={β+γ،ψμ(η)|μ،β،γ،ηجνن(α)η<α}{\displaystyle C_{\nu }^{n+1}(\alpha )=\{\beta +\gamma ,\psi _{\mu }(\eta )\mid \mu ,\beta ,\gamma ,\eta \in C_{\nu }^{n}(\alpha )\land \eta <\alpha \}}
  • جν(α)=ن<ωجνن(α){\displaystyle C_{\nu }(\alpha )=\bigcup \limits _{n<\omega }C_{\nu }^{n}(\alpha )}
  • ψν(α)=مين({γ|γجν(α)}){\displaystyle \psi _{\nu }(\alpha )=\min(\{\gamma \mid \gamma \notin C_{\nu }(\alpha )\})}

ψ مادور

كانت دالة التجميع الترتيبية هذه هي نفسها دالة ψ المستخدمة سابقًا في هذه المقالة؛ وهي نسخة أبسط وأكثر كفاءة من دالة ψ لبوخولز التي عرّفها ديفيد مادور. وقد أدى استخدامها في هذه المقالة إلى انتشار استخدام هذه الدالة على نطاق واسع.

  • ج0(α)={0،1،ω،Ω}{\displaystyle C_{0}(\alpha )=\{0,1,\omega ,\Omega \}}
  • جن+1(α)={γ+دلتا،γدلتا،γدلتا،ψ(η)|γ،دلتا،ηجن(α)؛η<α}{\displaystyle C_{n+1}(\alpha )=\{\gamma +\delta ,\gamma \delta ,\gamma ^{\delta },\psi (\eta )\mid \gamma ,\delta ,\eta \in C_{n}(\alpha );\eta <\alpha \}}
  • ج(α)=ن<ωجن(α){\displaystyle C(\alpha )=\bigcup \limits _{n<\omega }C_{n}(\alpha )}
  • ψ(α)=مين({βΩ|βج(α)}){\displaystyle \psi (\alpha )=\min(\{\beta \in \Omega \mid \beta \notin C(\alpha )\})}

استخدم كريس بيرد هذه الوظيفة، وهو الذي اخترع أيضًا وظيفة الانهيار الترتيبي التالي.

زاوية بيرد

ابتكر كريس بيرد الاختصار التالي لدالة فيبلن الموسعةφ{\displaystyle \varphi }:

  • θ(Ωن-1أن-1++Ω2أ2+Ωأ1+أ0،ب)=φ(أن-1،...،أ2،أ1،أ0،ب){\displaystyle \theta (\Omega ^{n-1}a_{n-1}+\cdots +\Omega ^{2}a_{2}+\Omega a_{1}+a_{0},b)=\varphi (a_{n-1},\ldots ,a_{2},a_{1},a_{0},b)}
  • θ(α،0){\displaystyle \theta (\alpha ,0)}يتم اختصارهθ(α){\displaystyle \theta (\alpha )}

هذه الدالة مُعرَّفة فقط للوسائط الأقل منΩω{\displaystyle \Omega ^{\omega }}، وتكون مخرجاتها محدودة بسبب الترتيب الصغير لـ Veblen.

ψ ياغر

Jäger's ψ  عبارة عن تسلسل هرمي من الدوال الترتيبية ذات الوسيط الواحد ψ κ  المفهرسة بواسطة أعداد أصلية منتظمة غير قابلة للعد κ  أصغر من أصغر عدد أصلي ضعيف من نوع Mahlo M 0  قدمه عالم الرياضيات الألماني جيرهارد ياغر في عام 1984. وقد تم تطويره على أساس نهج بوخهولز.

  • لوκ=أناα(0){\displaystyle \kappa =I_{\alpha }(0)}لبعض α < κ ،κ-=0{\displaystyle \kappa ^{-}=0}.
  • لوκ=أناα(β+1){\displaystyle \kappa =I_{\alpha }(\beta +1)}بالنسبة لبعض قيم α و β < κ ، κ-=أناα(β){\displaystyle \kappa ^{-}=I_{\alpha }(\beta )}.
  • جκ0(α)={κ-}κ-{\displaystyle C_{\kappa }^{0}(\alpha )=\{\kappa ^{-}\}\cup \kappa ^{-}}
  • لكل قيمة محدودة لـ n ،جκن+1(α)م0{\displaystyle C_{\kappa }^{n+1}(\alpha )\subset M_{0}}هي أصغر مجموعة تحقق ما يلي:
    • مجموع أي عدد محدود من الأعداد الترتيبية فيجκن(α)م0{\displaystyle C_{\kappa }^{n}(\alpha )\subset M_{0}}ينتمي إلىجκن+1(α)م0{\displaystyle C_{\kappa }^{n+1}(\alpha )\subset M_{0}}.
    • لأيβ،γجκن(α){\displaystyle \beta ,\gamma \in C_{\kappa }^{n}(\alpha )}،φβ(γ)جκن+1(α){\displaystyle \varphi _{\beta }(\gamma )\in C_{\kappa }^{n+1}(\alpha )}.
    • لأيβ،γجκن(α){\displaystyle \beta ,\gamma \in C_{\kappa }^{n}(\alpha )}،أناβ(γ)جκن+1(α){\displaystyle I_{\beta }(\gamma )\in C_{\kappa }^{n+1}(\alpha )}.
    • لأي عدد ترتيبي γ وعدد أصلي منتظم غير معدودπجκن(α){\displaystyle \pi \in C_{\kappa }^{n}(\alpha )}،γ<π<κγجκن+1(α){\displaystyle \gamma <\pi <\kappa \Rightarrow \gamma \in C_{\kappa }^{n+1}(\alpha )}.
    • لأيγαجκن(α){\displaystyle \gamma \in \alpha \cap C_{\kappa }^{n}(\alpha )}وكاردينال منتظم لا يُحصىπجκن(α){\displaystyle \pi \in C_{\kappa }^{n}(\alpha )}،γجπ(γ)ψπ(γ)جκن+1(α){\displaystyle \gamma \in C_{\pi }(\gamma )\Rightarrow \psi _{\pi }(\gamma )\in C_{\kappa }^{n+1}(\alpha )}.
  • جκ(α)=ن<ωجκن(α){\displaystyle C_{\kappa }(\alpha )=\bigcup \limits _{n<\omega }C_{\kappa }^{n}(\alpha )}
  • ψκ(α)=مين({ξκ|ξجκ(α)}){\displaystyle \psi _{\kappa }(\alpha )=\min(\{\xi \in \kappa \mid \xi \notin C_{\kappa }(\alpha )\})}

ψ المبسطة لـ Jäger

هذا تبسيط متطور لـ ψ الخاص بـ Jäger، ابتكره دينيس ماكسودوف. يُقال عن عدد ترتيبي أنه غير قابل للوصول إليه ضعيفًا من النوع α إذا كان غير قابل للعد، ومنتظمًا، ونهاية للأعداد الأصلية غير القابلة للوصول إليها ضعيفًا من النوع γ عندما γ < α . ليكن I ( α , 0) أول عدد أصلي غير قابل للوصول إليه ضعيفًا من النوع α، وليكن I ( α , β + 1) أول عدد أصلي غير قابل للوصول إليه ضعيفًا من النوع α بعد I ( α , β )، و I ( α , β ) =suص({أنا(α،γ)|γ<β}){\displaystyle sup(\{I(\alpha ,\gamma )\mid \gamma <\beta \})}للحصول على النهاية β . قيّد π بالأعداد الترتيبية المنتظمة غير القابلة للعد من الشكل I ( α , 0) أو I ( α , β + 1). ثم،

  • ج0(α،β)=β{0}{\displaystyle C_{0}(\alpha ,\beta )=\beta \cup \{0\}}
  • جن+1(α،β)={γ+دلتا|γ،دلتاجن(α،β)}{أنا(γ،دلتا)|γ،دلتاجن(α،β)}{ψπ(γ)|π،γ،جن(α،β)γ<α}{\displaystyle C_{n+1}(\alpha ,\beta )=\{\gamma +\delta \mid \gamma ,\delta \in C_{n}(\alpha ,\beta )\}\cup \{I(\gamma ,\delta )\mid \gamma ,\delta \in C_{n}(\alpha ,\beta )\}\cup \{\psi _{\pi }(\gamma )\mid \pi ,\gamma ,\in C_{n}(\alpha ,\beta )\land \gamma <\alpha \}}
  • ج(α،β)=ن<ωجن(α،β){\displaystyle C(\alpha ,\beta )=\bigcup \limits _{n<\omega }C_{n}(\alpha ,\beta )}
  • ψπ(α)=مين({β<π|ج(α،β)πβ}){\displaystyle \psi _{\pi }(\alpha )=\min(\{\beta <\pi \mid C(\alpha ,\beta )\cap \pi \subseteq \beta \})}

راثجين Ψ

تعتمد دالة راثجن  Ψ على أصغر عدد أصلي مضغوط ضعيفًا لإنشاء أعداد ترتيبية كبيرة قابلة للعد. بالنسبة لعدد أصلي مضغوط ضعيفًا K، فإن الدوالمα{\displaystyle M^{\alpha }}،ج(α،π){\displaystyle C(\alpha ,\pi )}،Ξ(α){\displaystyle \Xi (\alpha )}، وΨπξ(α){\displaystyle \Psi _{\pi }^{\xi }(\alpha )} يتم تعريفها في التكرار المتبادل بالطريقة التالية:

  • M 0 =كلأنام{\displaystyle K\cap {\mathsf {Lim}}}، حيث تشير Lim إلى فئة الأعداد الترتيبية الحدية.
  • بالنسبة لـ α > 0، فإن M α هي المجموعة{π<ك|ج(α،π)ك=πξج(α،π)α،مξ{\displaystyle \{\pi <K\mid C(\alpha ,\pi )\cap K=\pi \land \forall \xi \in C(\alpha ,\pi )\cap \alpha ,M^{\xi }{\mathsf {}}}ثابت فيπαج(α،π)}{\displaystyle \pi \land \alpha \in C(\alpha ,\pi )\}}
  • ج(α،β){\displaystyle C(\alpha ,\beta )}هل إغلاقβ{0،ك}{\displaystyle \beta \cup \{0,K\}}بالإضافة إلى ذلك،(ξ،η)φ(ξ،η){\displaystyle (\xi ,\eta )\rightarrow \varphi (\xi ,\eta )}،ξΩξ{\displaystyle \xi \rightarrow \Omega _{\xi }}بافتراض أن ξ < K،ξΞ(ξ){\displaystyle \xi \rightarrow \Xi (\xi )}بافتراض أن ξ < α، و(ξ،π،دلتا)Ψπξ(دلتا){\displaystyle (\xi ,\pi ,\delta )\rightarrow \Psi _{\pi }^{\xi }(\delta )}منحξدلتا<α{\displaystyle \xi \leq \delta <\alpha }.
  • Ξ(α)=مين(مα{ك}){\displaystyle \Xi (\alpha )=\min(M^{\alpha }\cup \{K\})}.
  • لξα{\displaystyle \xi \leq \alpha }،Ψπξ(α)=مين({ρمξπ:ج(α،ρ)π=ρπ،αج(α،ρ)}{π}){\displaystyle \Psi _{\pi }^{\xi }(\alpha )=\min(\{\rho \in M^{\xi }\cap \pi :C(\alpha ,\rho )\cap \pi =\rho \land \pi ,\alpha \in C(\alpha ,\rho )\}\cup \{\pi \})}.

انهيار الكرادلة الكبيرة

كما هو مذكور في المقدمة، فإن استخدام وتعريف الدوال الترتيبية المنهارة يرتبط ارتباطًا وثيقًا بنظرية التحليل الترتيبي ، لذلك يجب ذكر انهيار هذا العدد الكبير أو ذاك في نفس الوقت مع النظرية التي يوفر لها تحليلًا نظريًا للبرهان.

  • وصف جيرهارد ياغر وولفرام بولرز [ 6 ] انهيار عدد أصلي غير قابل للوصول لوصف قوة نظرية المجموعات كريپكي-بلاتيك في نظرية الأعداد الترتيبية، معززة بعدم إمكانية الوصول التكراري لفئة الأعداد الترتيبية ( KPi )، وهو ما يكافئ أيضًا من الناحية البرهانية [ 1 ] لـΔ21{\displaystyle \Delta _{2}^{1}}الفهم بالإضافة إلى الاستقراء الشريطي . وبشكل تقريبي، يمكن الحصول على هذا الاختزال بإضافةαΩα{\displaystyle \alpha \mapsto \Omega _{\alpha }}الوظيفة نفسها ضمن قائمة الإنشاءات التيج(){\displaystyle C(\cdot )}يتم تطبيق نظام الانهيار.
  • ثم وصف مايكل راثجين [ 7 ] انهيار عدد ماهلو الأصلي لوصف قوة نظرية المجموعات الترتيبية لكريپكي-بلاتيك المعززة بواسطة ماهلو المتكررة لفئة الأعداد الترتيبية ( KPM ).
  • وصف راثجن [ 8 ] لاحقًا انهيار عدد أصلي ضعيف التراص لوصف قوة نظرية المجموعات كريپكي-بلاتيك في نظرية الترتيب، معززة بمبادئ انعكاس معينة (مع التركيز على حالةΠ3{\displaystyle \Pi _{3}}(انعكاس). وبشكل تقريبي للغاية، يتم ذلك من خلال تقديم العدد الأصلي الأولΞ(α){\displaystyle \Xi (\alpha )}وهوα{\displaystyle \alpha }-هايبر-ماهلو وإضافةαΞ(α){\displaystyle \alpha \mapsto \Xi (\alpha )}وظيفتها الخاصة للنظام المنهار.
  • في ورقة بحثية نُشرت عام 2015، ابتكر توشياسو أراي دوالًا ترتيبية قابلة للانهيارψπξ{\displaystyle \psi _{\pi }^{\vec {\xi }}}لمتجه من الأعداد الترتيبيةξ{\displaystyle \xi }، والتي تنهارΠن1{\displaystyle \Pi _{n}^{1}}- كاردينالات لا توصف لـن>0{\displaystyle n>0}تُستخدم هذه الأدوات لإجراء تحليل ترتيبي لنظرية مجموعات كريپكي-بلاتيك المُعززة بواسطةΠن+2{\displaystyle \Pi _{n+2}}مبادئ التأمل. [ 9 ]
  • قام راثجن بدراسة انهيار الأعداد الكاردينالية الأكبر حجماً، بهدف نهائي يتمثل في تحقيق تحليل ترتيبي لـΠ21{\displaystyle \Pi _{2}^{1}}الفهم (وهو مكافئ من الناحية النظرية لتوسيع كريپكي-بلاتيك بواسطةΣ1{\displaystyle \Sigma _{1}}(الفصل). [ 10 ]

ملحوظات

  1. 1 2 راثجين، 1995 (نشرة المنطق الرمزي)
  2. كاهل، 2002 (سينثيز)
  3. 1 2 Buchholz, 1986 (Ann. Pure Appl. Logic)
  4. ^ راثجين، 2005 (شرائح فيشباتشاو)
  5. ^ تاكيوتي، 1967 (آن. الرياضيات.)
  6. ^ جاغر وبوهلر، 1983 (باير. أكاد. ويس. ماث.-ناتور. كل. سيتزونجسبر.)
  7. راثجين، 1991 (أرشيف الرياضيات والمنطق)
  8. راثجين، 1994 (حوليات المنطق التطبيقي البحت)
  9. T. Arai, تحليل مبسط للانعكاس من الدرجة الأولى (2015).
  10. راثجين، 2005 (أرشيف الرياضيات والمنطق)

مراجع