İçeriğe atla

Knuth yukarı ok gösterimi

Knuth yukarı ok gösterimi, matematikte, çok büyük tam sayıların gösterim yöntemidir. 1976'da Donald Knuth tarafından geliştirildi. Ackermann işlevi ve özel hiperişlem serisi ile oldukça bağlantılıdır. Çarpmanın, tekrarlı hiperişlem olarak tekrarlı toplama ve üs alma gibi görülebilmesi fikrine dayanır. Bu durumu devam ettirme tekrarlı üssü (tetrasyonu) ve çoğunlukla Knuth ok gösterimi kullanılarak ifade edilen aşırı seri üretiminin geri kalanını meydana getirir.

Tanıtım

Domino etkisi, Tümevarım, 3 boyutlu bilgisayar grafiği

Toplama, çarpma, üs alma gibi sıradan aritmetiksel işlemler, hiperişlem serisinde doğal olarak şöyle ifade edilir.

Bir doğal sayıyı çarpma, tekrarlı toplama olarak şöyle ifade edilebilir:

Örneğin,

'nin doğal kuvveti, tekrarlı çarpma olarak ifade edilebilir ki, Knuth onu tek bir yukarı ok ile ifade etti.

Örneğin,

İşlemlerin serisini üslü gösterimden daha fazla genişleterek, tekrarlı üsleri (tetrasyonu) ifade etmek için Knuth, bir “çift ok” işleci (operatörü) tanımladı, şöyle ki:

Örneğin,

Burada ve aşağıdaki değerlendirmede, Knuth ok işleçlerini soldan sağa doğru yerleştirme (üslü sayılarda olduğu gibi), işleçleri birleştirme olarak tanımlanır.

Bu açıklamadan,

etc.

Bu zaten epeyce büyük bazı sayıları ifade eder. Fakat Knuth bunu gösterimle (notasyon) yaptı. Şimdi de “iki ok” işleçli (pentasyon olarak da bilinir) tekrarlı uygulamalar için “üç ok” işlecini tanıyalım:

ardından 'dört ok' işleci:

ve böyle devam eder. Genel kural, bir ok işleci, () ok işleç serisinin sağına doğru yayılarak gider. Sembolik olarak,

Örnekler:

gösterimi, n tane ok kullanarak şeklinde ifade etmek yaygın bir şekilde kullanılır.

Gösterim

gibi bir ifadede, üs olan 'yi taban sayısı olan 'nın üstindisi olarak yazmak, üstel gösterim olarak bilinir. Fakat programlama dilleri ve e-posta — gibi birçok ortam — iki boyut düzeni desteklemez. Bu tür ortamlar için insanlar şeklinde lineer gösterim geliştirdi. Yukarı ok kuvvetin artışıdır. Eğer karakter yukarı ok içermezse, onun yerine ^ düzeltme işareti kullanılır.

şeklindeki üstindis gösterimi, genelleştirme için kendini iyi ifade etmez. Bundan dolayıdır ki Knuth, çizgisel gösterim olan şeklinde bir gösterim üretti.

Yukarı ok gösterimini kuvvet terimleriyle yazma

Bilinen üslü gösterimi kullanarak yazmaya kalkışmak üslü kule oluşturur.

Örneğin:

Eğer b bir değişken (veya çok büyük sayı) ise üslü kule, şu örnekte olduğu gibi, noktalar kullanarak yazılır ve kulenin yüksekliği belirtilir:

Bu gösterime devam edersek, ifadesi, üslü kule yığınları ile yazılabilir. Her birinin açıklaması, bir diğerinin üzerine yazılır.

Tekrar eğer b bir değişken veya çok büyük sayı ise, yığın, nokta kullanılarak ve onun yüksekliğini belirtilerek yazılır.

Daha da arttırırsak, ifadesi, üslü kule yığınlarından oluşan birkaç sütun olarak yazılır. Her bir sütun, yığındaki üslü kulenin sayısını açıklar:

Daha genel bir ifadeyle:

Bu, 'yi herhangi bir a, n ve bnin tekrarlı üssünün tekrarlı üssü olarak ifade eder.

Tetrasyonu kullanma

şeklindeki tetrasyon gösterimi, bu diyagramları daha basit yapmamızı sağlarken diğer yandan geometriksel ifadede çalışabiliriz (bu tetrasyon kuleleri olarak adlandırılır).

Son olarak dordüncü Ackermann sayısı şöyle ifade edilebilir:

Genelleştirmeler

Çok büyük sayılarda Knuth yukarı ok gösteriminin çarpım okları elverişsiz kalır. Bunun yerine n ok işleci olan , (ve okların değişken sayısını açıklamak için) veya eşdeğeri olan hiperişlemler kullanılır.

Bazı sayılar öyle büyüktür ki gösterimler bile onları ifade etmekte aciz kalır. Graham sayısını buna örnek gösterebiliriz. Bunlar için Conway dizisi ok gösterimi kullanılabilir. Üç elemanlı bir dizi, diğer gösterimlerle eşdeğerdir. Fakat dört veya daha fazla elemanlı diziler daha kuvvetlidir.

Küçük sayılar için Knuth ok gösterimi, büyükleri için de Conway dizisi veya hiperişlemlerin kullanılması tavsiye edilir.

Açıklama

tam sayı ve olması şartıyla, yukarı ok gösterimi normalde şöyle tanımlanır:

Tüm yukarı ok işleçleri ( şeklindeki normal üstel gösterim de dahil), sağa birleşmedir. Örneğin, iki veya daha fazla işleci içeren ifadede işlem sağdan sola doğru yapılır. Örneğin; , örneğin
burada, iken diğer tarafta:

Görüldüğü gibi işlemleri sağdan sola doğru yapmanın geçerli bir nedeni vardır. Eğer soldan sağa doğru işlem yapsaydık, şöyle olurdu; . Böylece gerekli yeni bir işlem olmazdı.


Değerler tabloları

'i hesaplama, sonsuz bir tablodaki terimleri yeniden belirleyebiliriz. sayılarını en üst satıra koyduk (1, 2, 4, 8, 16,... şeklinde devam eden satır). Tablodaki bir sayıyı tanımlamak için, tam solundaki sayıyı alın, ardından önceki satırdaki istenen sayıyı bulun. Bulunduğunuz yer size sayının değerini verecektir.

= hiper (aşırı)(2, m + 2, n) = 2 → n → m değerleri
m\n1 2 3 4 5 6 formül
1 248163264
2 241665536
3 2465536  
4 24   

Yukarıdaki tablo Ackermann işlevi ile hemen hemen aynıdır.

'ni hesaplama:

sayılarını en üst satıra koyduk. ablodaki bir sayıyı tanımlamak için, tam solundaki sayıyı alın, ardından önceki satırdaki istenen sayıyı bulun. Bulunduğunuz yer size sayının değerini verecektir.

= hiper(3, m + 2, n) = 3 → n → m değerleri
m\n1 2 3 4 5 formül
1 392781243
2 3277.625.597.484.987 
3 37.625.597.484.987  
4 3   

'yi hesaplama;

sayılarını en üst satıra koyduk. Tablodaki bir sayıyı tanımlamak için, tam solundaki sayıyı alın, ardından önceki satırdaki istenen sayıyı bulun. Bulunduğunuz yer size sayının değerini verecektir.

= hiper(10, m + 2, n) = 10 → n → m değerleri
m\n1 2 3 4 5 formula
1 101001,00010,000100,000
2 1010,000,000,000
3 10 
4 10  

2 ≤ n ≤ 9 için sayılarının sayısal sırası m nin en belirgin sayı olduğu sözlüksel sıralamadır. Böylece bu 8 sütunluk sayılar için, sayısal sıralama basit satırdan satıradır. 97 sütunluk sayılar için aynı uygulama 3 ≤ n ≤ 99'dir ve ve eğer m = 1 'den başlarsak 3 ≤ n ≤ 9.999.999.999 olur

Hiperişlem dizisindeki sayısal sistemler

Knuth oklarından farklı olan Goodstein [1947] gösterim sisteminde hiperişlem dizisini kullandı. Bu gösterimde, negatif olmayan tam sayılar sistemini oluşturmak için kullandı. gibi üstindisleri, gibi süper işleçlerle ilişkilendirdi. Bunu n tam sayısının kesin kalıtsal temsili olarak adlandırdı. k seviyesi ve b tabanı, sadece k hiperişlemleri ve sadece 0, 1, ..., b-1 dijitlerini kullanarak ifade edilebilir:

  • 0 ≤ nb-1 için, dijit yerine geçen n ile basitçe ifade edilebilir.
  • n > b-1 için n ifade tekrarlanarak bulunabilir. Formdaki ilk n ifadesi;
dir.
Burada xk, ..., x1, tahmini en büyük sayılardır.
...
.
Daha sonra b-1'i aşan her xi, aynı şekilde ifade edilir ve böylece devam eder. Sadece 0, 1, ..., b-1 dijitleri içeren form sonuçlanana kadar bu işlem devam eder.

Bu bölümün kalan kısmında, hiperişlemleri ifade etmek için üstindislerin yerine gibi ifadeler kullanılacak.

Yüksel seviye işleçler kullanılarak gereksiz parantezlerden sakınılabilinir.

seviye-1 ifadeleri şeklinde forma sahiptir;

seviye-2 ifadeleri şeklinde forma sahiptir;

seviye-3 ifadeleri şeklinde forma sahiptir;

seviye-4 ifadeleri şeklinde forma sahiptir;

ve böylece devam eder.

gibi örnekler çıkartılarak ifadeler kısaltılabilir. Örneğin 6 sayısının seviye-3 taban-2 ifadesi, 'dır. Bunun kısaltılmış hali, olur.

Örnekler: 266 sayısının 1, 2, 3, 4 ve 5 seviyelerindeki eşsiz taban-2 ifadesi şöyledir:

.

Ayrıca bakınız

Alıntılar

İlgili Araştırma Makaleleri

Bilimsel gösterim, çok büyük ve çok küçük sayıları göstermek için kullanılan bir standarttır.

<span class="mw-page-title-main">Matris (matematik)</span>

Matematikte matris veya dizey, dikdörtgen bir sayılar tablosu veya daha genel bir açıklamayla, toplanabilir veya çarpılabilir soyut miktarlar tablosudur. Dizeyler daha çok doğrusal denklemleri tanımlamak, doğrusal dönüşümlerde çarpanların takibi ve iki parametreye bağlı verilerin kaydedilmesi amacıyla kullanılırlar. Dizeylerin toplanabilir, çıkartılabilir, çarpılabilir, bölünebilir ve ayrıştırılabilir olmaları, doğrusal cebir ve dizey kuramının temel kavramı olmalarını sağlamıştır.

<span class="mw-page-title-main">Üs</span> matematik terimi

Üs, bazen kuvvet, b taban, n üs veya kuvvet olmak üzere, bn olarak gösterilen ve "b üssü n", "b üzeri n" veya "b'nin n'inci kuvveti" olarak telaffuz edilen matematiksel işlem. Eğer n pozitif bir tam sayıysa, tabanın tekrarlanan çarpımına karşılık gelir:

Bernoulli dağılımı olasılık kuramı ve istatistik bilim dallarında, p olasılıkla başarı ile 1 değeri alan ve olasılıkla başarısızlık ile 0 değeri alan bir ayrık olasılık dağılımıdır. İsmi ilk açıklamayı yapan İsviçreli bilim insanı Jakob Bernoulli anısına verilmiştir.

<span class="mw-page-title-main">Üstel dağılım</span>

Olasılık kuramı ve istatistik bilim dallarında üstel dağılımı bir sürekli olasılık dağılımları grubudur. Sabit ortalama değişme haddinde ortaya çıkan bağımsız olaylar arasındaki zaman aralığını modelleştirirken bir üstel dağılım doğal olarak ortaya çıkar.

Olasılık kuramı ve istatistik bilim kollarında, multinom dağılımı binom dağılımının genelleştirilmesidir.

Matematik ve istatistik bilim dallarında genelleştirilmiş f-ortalaması merkezsel konum ölçülerinden olan değişik ortalamalar için tek bir genel fonksiyon ve formül bulma ve kullanma çabaları sonucu ortaya çıkarılmıştır. Benzer çabalar biraz değişik diğer bir genelleştirilmiş ortalama formülünü vermiştir. Bu nedenle isim karışıklığını önlemek için f-ortalaması çeşitli diğer isimlerde de anılmaktadır. Bazen yarı-aritmetik ortalama adı kullanılmaktadır. Bu kavramı ve formülü ilk geliştiren Rus matematikçisi A.Kolmogorov adına atfen de bazen Kolmogorov ortalaması olarak isimlendirilmektedir.

<span class="mw-page-title-main">Doğrusal denklem dizgesi</span>

Doğrusal denklem dizgesi, birkaç tane aynı tip değişkenleri içeren birkaç tane doğrusal denklemlerin oluşturduğu topluluktur. Örneğin:

Matematikte, Gauss sabiti, G ile gösterilir,1 ve karekök 2 aritmetik-geometrik ortalama'sının tersi olarak tanımlanır.

Büyük sayılar, gündelik yaşamda normalde kullanılmayan büyük sayıları ifade eder. Terim genellikle büyük pozitif tam sayıları veya daha genel anlamda büyük pozitif reel sayıları belirtir. Fakat, diğer anlamlar için de kullanılabilir.

Matematikte Steinhaus–Moser gösterimi, aşırı derecede büyük sayıları ifade etme anlamına gelir. Steinhaus çokgen gösteriminin genişlemesidir.

Conway dizisi ok gösterimi, çok büyük sayıları ifade etmek için matematikçi John Horton Conway tarafından oluşturuldu. Pozitif tam sayılar serisini basitçe sağa doğru oklarla ayırarak gösterir. Örneğin, 2→3→4→5→6.

Graham sayısı, adını Ronald Graham'dan alan, Ramsey teorisindeki problemlerin çözümü için üst sınır getiren büyük bir sayıdır.

<span class="mw-page-title-main">Tetrasyon</span>

Matematikte, tetrasyon, üslü sayıdan sonra gelen ilk aşırı işlecin tekrarlı üssüdür. Tetrasyonun İngilizce karşılığı olan tetration kelimesi ilk kez matematikçi Reuben Louis Goodstein tarafından, tetra- (dört) ve iteration (tekrar)dan türetilerek kullanılmaya başlandı. Tetrasyon çok büyük sayıların gösterimi için kullanıldı. Fakat birkaç pratik uygulaması vardır. Bu yüzden sadece saf matematik incelenir. Burada aşırı işlecin ilk dört örneğin gösteriliyor. Tekrasyon dördüncüsüdür:

  1. toplama
    Normal bilinen toplama işlemi.
  2. çarpma
    genellikle temel işlemlerden birini ifade eder. Fakat doğal sayılar gibi özel durumlar için kendine n kere eklenen a olabilir.
  3. üs alma
    a nın kendisi ile n kere çarpılması.
  4. tetrasyon
    a 'nın kendisiyle n kere üssünün alınması.

Hiperişlem, matematik'te aritmetik işlemlerin sonsuz dizisidir. Ardılın birli işlemi, ardından toplama, çarpma ve üs almanın iki işlemiyle devam eden ve ardından ikili işlemlerin ötesine geçerek serilerle ilerleyen bir işlemdir. Üstelden sonraki işlemler için bu dizinin n. elemanı Reuben Goodstein tarafından adlandırıldı. n Yunan önekinden sonra -syon son eki kullanılarak elde edilir ve Knuth yukarı ok gösterimindeki n-2 okları kullanılarak yazılabilir. Her hiperişlem, önceki terimlerin yinelemesi olarak tanımlanır. Ackermann işlevi, Knuth yukarı ok gösterimini kullanarak şöyle yinelenebilir:

<span class="mw-page-title-main">Sarrus kuralı</span>

Sarrus kuralı, "3x3" türünden matrislerin determinantını hesaplamak için pratik yoldur. Bu kural Fransız matematikçi Pierre Frédéric Sarrus tarafından keşfedilmiştir.

<span class="mw-page-title-main">Boşuzay</span>

Doğrusal cebirde, bir matrisinin boşuzayı (kernel, null space) bağıntısını sağlayan tüm vektörlerinin oluşturduğu kümedir. Bir matrisinin 'boşuzay' boyutu, matrisine çarpıldığında sıfır sonucunu veren birbirinden bağımsız yöneylerine göre hesaplanır.

<span class="mw-page-title-main">Fonksiyon grafiği</span> bir fonksiyonun (x, f(x)) çiftleri kümesi olarak gösterimi

Matematik'te bir fonksiyon'un grafiği, sıralı çiftlerin kümesidir.

<span class="mw-page-title-main">Birleşme özelliği (ikili işlemler)</span>

Matematikte birleşmeli özellik, bir küme üzerine tanımlanmış ikili işlemlerin ayırt edici özelliklerinden biridir. Bu özelliği sağlayan ikili işlemlere birleşmeli işlem denir. Açık olarak bu özellik, (xy)z = x(yz) demektedir, yani üç elemanı "çarparken" işlem sırasının önemli olmadığını söylemektedir, bir başka deyişle birleşmeli özellikte işlem yaparken paranteze gerek olmadığını söylemektedir. Örneğin tam sayılar kümesi Z üzerine tanımlanmış olan toplama işlemi birleşmeli bir işlemdir ancak çıkarma işlemi birleşmeli değildir, çünkü eşitliği her için sağlanmasına karşın, eşitliği için sağlanmaz.

Süperfaktöriyel, sembolü ‼ olan özel tanımlı bir matematiksel fonksiyondur. Matematikte, süperfaktöriyelin birden fazla tanımı vardır.