用超运算统一些常见的运算
Hn(a,b)H_n(a,b)Hn(a,b)
递归定义如下:
Hn(a,b)={b+1n=0,an=1, b=0,1n≥2, b=0,Hn−1(a, Hn(a,b−1))n≥1, b≥1. H_n(a, b) = \begin{cases} b + 1 & n = 0, \\ a & n = 1,\; b = 0, \\ 1 & n \ge 2,\; b = 0, \\ H_{n-1}\big(a,\;H_n(a, b-1)\big) & n \ge 1,\; b \ge 1. \end{cases}Hn(a,b)=⎩⎨⎧b+1a1Hn−1(a,Hn(a,b−1))n=0,n=1,b=0,n≥2,b=0,n≥1,b≥1.
例子:
H0(a,b)=b+1(后继运算) H_0(a, b) = b + 1 \quad \text{(后继运算)}H0(a,b)=b+1(后继运算)
H1(a,b)=a+b(加法) H_1(a, b) = a + b \quad \text{(加法)}H1(a,b)=a+b(加法)
H2(a,b)=a×b(乘法) H_2(a, b) = a \times b \quad \text{(乘法)}H2(a,b)=a×b(乘法)
H3(a,b)=ab(幂运算) H_3(a, b) = a^b \quad \text{(幂运算)}H3(a,b)=ab(幂运算)
H4(a,b)=a↑↑b(四运算) H_4(a, b) = a \uparrow\uparrow b \quad \text{(四运算)}H4(a,b)=a↑↑b(四运算)
Hn(a,b)=a↑↑⋯↑↑a(超运算) H_n(a, b) = a \uparrow\uparrow \dots \uparrow\uparrow a \quad \text{(超运算)}Hn(a,b)=a↑↑⋯↑↑a(超运算)
用n-1层定义第n层
第 n 层 = 对第 n-1 层做“b 次右结合折叠”
写成结构就是:
a∘a∘a∘⋯∘a(共 b 个 a) a \circ a \circ a \circ \dots \circ a \quad (\text{共 } b \text{ 个 } a)a∘a∘a∘⋯∘a(共b个a)
满足性质:
- ∘\circ∘是第 n-1 层运算
- 右结合
a,b 是两个符号,n是自然数
H(n,a,b):ifn==1:returna+bifb==1:returnareturnH(n-1,a,H(n,a,b-1))print(H(3,2,8))| 层级 n | 类型 | 运算名称 | 表达式 | 统一形式Hn(a,b)H_n(a,b)Hn(a,b) | 解 b(右逆:依据方程) | 解 a(左逆) | 本质 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 正向 | 后继 | a+1a+1a+1 | H0(a,b)=b+1H_0(a,b)=b+1H0(a,b)=b+1 | 解:H0(a,b)=c⇒b=c−1H_0(a,b)=c \Rightarrow b=c-1H0(a,b)=c⇒b=c−1 | — | 构造 |
| 1 | 正向 | 加法 | a+ba+ba+b | H1(a,b)H_1(a,b)H1(a,b) | 解:a+b=c⇒b=c−aa+b=c \Rightarrow b=c-aa+b=c⇒b=c−a(减法) | — | 平移 |
| 1 | 扩展 | 减法 | a−ba-ba−b | H1(a,−b)H_1(a,-b)H1(a,−b) | —(已是逆) | — | 平移 |
| 1 | 扩展 | 实数加法 | a+0.5a+0.5a+0.5 | H1(a,0.5)H_1(a,0.5)H1(a,0.5) | — | — | 连续平移 |
| 2 | 正向 | 乘法 | a×ba \times ba×b | H2(a,b)H_2(a,b)H2(a,b) | 解:ab=c⇒b=c/aab=c \Rightarrow b=c/aab=c⇒b=c/a(除法) | — | 缩放 |
| 2 | 扩展 | 除法 | a/ba/ba/b | H2(a,1/b)H_2(a,1/b)H2(a,1/b) | — | — | 缩放 |
| 2 | 扩展 | 分数乘 | a×0.5a \times 0.5a×0.5 | H2(a,0.5)H_2(a,0.5)H2(a,0.5) | — | — | 缩放 |
| 2 | 扩展 | 负乘 | −ab-ab−ab | H2(a,−b)H_2(a,-b)H2(a,−b) | — | — | 方向翻转 |
| 3 | 正向 | 幂 | aba^bab | H3(a,b)H_3(a,b)H3(a,b) | 解:ab=c⇒b=logaca^b=c \Rightarrow b=\log_a cab=c⇒b=logac(对数) | 解:a=c1/ba=c^{1/b}a=c1/b(开方) | 指数 |
| 3 | 扩展 | 负指数 | a−ba^{-b}a−b | H3(a,−b)H_3(a,-b)H3(a,−b) | — | — | 倒数 |
| 3 | 扩展 | 分数指数 | a1/ba^{1/b}a1/b | H3(a,1/b)H_3(a,1/b)H3(a,1/b) | — | — | 开方 |
| 3 | 逆向 | 对数 | logac\log_a clogac | — | 定义:解ab=ca^b=cab=c | — | 指数反演 |
| 3 | 逆向 | 开方 | cb\sqrt[b]{c}bc | — | — | 定义:解ab=ca^b=cab=c | 指数反演 |
| 4 | 正向 | 四运算 | a↑↑ba \uparrow\uparrow ba↑↑b | H4(a,b)H_4(a,b)H4(a,b) | 解:a↑↑b=ca \uparrow\uparrow b = ca↑↑b=c(定义 super-log) | 解:super-root | 迭代 |
| 4 | 逆向 | 超对数 | super-log | — | 定义:解a↑↑b=ca \uparrow\uparrow b = ca↑↑b=c | — | 迭代反演 |
| 4 | 逆向 | 超根 | super-root | — | — | 定义:解a↑↑b=ca \uparrow\uparrow b = ca↑↑b=c | 迭代反演 |
| 5 | 正向 | 五运算 | a↑↑↑ba \uparrow\uparrow\uparrow ba↑↑↑b | H5(a,b)H_5(a,b)H5(a,b) | 解:H5(a,b)=cH_5(a,b)=cH5(a,b)=c(高阶反函数) | 解:左逆 | 超递归 |
| … | … | … | … | Hn(a,b)H_n(a,b)Hn(a,b) | 解:Hn(a,b)=cH_n(a,b)=cHn(a,b)=c | 解:Hn(a,b)=cH_n(a,b)=cHn(a,b)=c | 无限层级 |
