Пси-функции Бухгольца являются иерархией ординальных коллапсирующих функций , введенной немецким математиком Вилфридом Бухгольцем в 1986 году. Эти функции являются упрощенной версией -, но тем не менее, имеют такую же силу. Позже этот подход был расширен немецкими математиками Г. Егером и К. Шютте.

Определение

Бухгольц определил свои функции следующим образом:

где – наименьший трансфинитный ординал

– множество аддитивно главных чисел в форме , таких что и и , где – класс всех ординалов.

Примечание: греческие буквы везде означают ординалы.

Пределом этой нотации является ординал Такеути-Фефермана-Бухгольца .

Свойства

Бухгольц показал следующие свойства этих функций:

в частности,

Фундаментальные последовательности и нормальная форма для функций Бухгольца

Нормальная форма

Нормальной формой для нуля является 0. Если – ненулевой ординал, тогда нормальной формой для является , где и , где каждый ординал также записан в нормальной форме.

Фундаментальные последовательности

Фундаментальная последовательность для предельного ординала с кофинальностью – это строго возрастающая трансфинитная последовательность с длиной и с пределом , где представляет собой -й элемент этой последовательности, то есть .

Для предельных ординалов , записанных в нормальной форме, фундаментальные последовательности определяются следующим образом:

Если , где , тогда и , Если , тогда и , Если , тогда и , Если , тогда и (отметим, что: ), Если и , тогда и , Если и , тогда и , где .

Объяснение принципов нотации

Поскольку Бухгольц работает в системе Цермело — Френкеля, каждый ординал равен множеству всех меньших ординалов, . Условие означает, что множество содержит все ординалы, меньшие чем или другими словами .

Условие означает, что множество содержит:

все ординалы из предыдущего множества , все ординалы, которые могут быть получены суммированием аддитивно главных ординалов из предыдущего множества , все ординалы, которые могут быть получены применением ординалов (меньших чем ) из предыдущего множества , как аргументов функций , где .

Поэтому данное условие может быть переписано следующим образом:

Таким образом, объединение всех множеств с , то есть , является множеством всех ординалов, которые могут быть образованы из ординалов функциями + (сложение) и , где и .

Тогда является наименьшим ординалом, который не принадлежит этому множеству.

Примеры

Рассмотрим следующие примеры:

(поскольку нет значений функций для , а 0 + 0 = 0).

Тогда .

содержит и все возможные суммы натуральных чисел. Следовательно, – первый трансфинитный ординал, который больше всех натуральных чисел по определению.

содержит и все их возможные суммы. Следовательно, .

Если , тогда и .

Если , тогда и – наименьшее число эпсилон, то есть первая неподвижная точка .

Если , тогда и .

– второе число эпсилон,

, то есть первая неподвижная точка ,

, где обозначает функцию Веблена,

, где обозначает , а обозначает

– ,

– ,

– ,

Теперь рассмотрим, как работает функция :

, то есть содержит все счетные ординалы. Следовательно, содержит все возможные суммы всех счетных ординалов и является первым несчетным ординалом, который больше всех счетных ординалов по определению, то есть наименьшим ординалом с кардинальностью .

Если , тогда и .

, где – натуральное число, ,

Для случая множество содержит функции со всеми аргументами, меньшими чем , то есть такими аргументами, как

и тогда

В общем случае:

Примечания

Ссылки

Категория:Функции Категория:Большие числа Категория:Теория множеств