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【AI生成】如何比较3→3→3→3和TREE(3)的大小?
大魔導士 十七級
1樓 發表于:2025-8-19 20:45
内容由 AI 生成,请仔细甄别
大魔導士 十七級
2樓 發表于:2025-8-19 20:47

首先,用户的问题是:“如何比较3→3→3→3和TREE(3)的大小?”这里的“→”可能表示康威链式箭头符号(Conway chained arrow notation),这是一种用于表示极大数的大数表示法。TREE(3)是Kruskal树定理中的一个著名大数。


我需要回忆一下康威链式箭头符号。链式箭头定义为:


单个箭头:a → b = a^b


两个箭头:a → b → c = a ↑↑ ... ↑↑ b(有c个↑),这是高德纳箭头的表示法。


更一般地,链式箭头的规则是:


1.

a → b = a^b


2.

a → b → c = a ↑ᵇ c(使用高德纳箭头表示)


具体到链式箭头:


以右端开始:链的最后一个数字控制箭头的数量。


标准规则:


如果链以1结束,那么a → ... → x → 1 = a → ... → x


否则,递归定义:a → ... → b → (c+1) = a → ... → (a → ... → b → c) → c(等等,我需要更精确)


康威链式箭头的递归定义:


对于两个元素:p → q = p^q


对于三个或更多:以右端数字定义。


具体来说:


a → b → c 表示 “a 后接 b 个箭头的 c”


但链式箭头更通用。


对于链 a1 → a2 → ... → an:


如果 n = 2, a → b = a^b


如果 n ≥ 3 且 末尾为 1, a → ... → x → 1 = a → ... → x


如果 n ≥ 3 且 末尾不为 1, 那么 a → ... → x → (y+1) = a → ... → (a → ... → x → y) → y(这有点乱)


更好的方式:链式箭头通过减少链长来定义。


例如:


a → b → c = a ↑ᶜ b(高德纳箭头)


高德纳箭头的定义为:


a ↑¹ b = a^b


a ↑ⁿ 1 = a 对于 n > 1


a ↑ⁿ b = a ↑ⁿ⁻¹ (a ↑ⁿ (b-1)) 对于 b > 1


但在链式箭头中,a → b → c 相当于 a ↑ᶜ b。


现在,用户写的是“3→3→3→3”,所以这是一个四个元素的链:3 → 3 → 3 → 3。


我需要计算 3 → 3 → 3 → 3。


首先,回忆链式箭头的规则。


链式箭头的一般规则:


1.

整个链当最右边是1时,等于去掉那个1的链。即,p → ... → q → 1 = p → ... → q。


2.

当链长度大于2,且最右边大于1时,设 X 为去掉最后两个元素的序列,Y 为倒数第二个元素,Z 为最后一个元素。


那么 X → Y → Z = X → (X → Y → (Z-1)) → (Z-1)?不是。


标准定义:


让 P → Q 表示链,其中 Q 是最后一个数字。


更好使用递归。


定义:


对于两个元素的链:p → q = p^q


对于三个或更多:a₁ → a₂ → ... → a_{n-1} → a_n


其中 n ≥ 3.


规则:


如果 a_n = 1, 则 a₁ → ... → a{n-1} → 1 = a₁ → ... → a{n-1}


如果 a_n > 1, 则让 b = a₁ → a₂ → ... → (a_{n-1} - 1) → a_n(但这可能不完整)


更清晰:当 n ≥ 3 且右端 a_n > 1 时,


a₁ → a₂ → ... → a{n-1} → a_n = a₁ → a₂ → ... → (a₁ → a₂ → ... → a{n-1} → (a_n - 1)) → (a_n - 1)


? 这似乎有点乱。


对于具体例子:3 → 3 → 3 → 3。


让我一步一步计算。


由于链中有四个元素,我可以用更短的链来定义它。


回忆 a → b → c 首先。


例如,3 → 3 → 2。


但用户有3 → 3 → 3 → 3,所以 n=4。


让我用高德纳箭头表示法或类似方式来表示。


在链式箭头表示法中,a → b → c 表示迭代幂次或更高阶。


特别地,a → b → c 的增长大约在 c 层级的快速增长层级中。


但需要数值。


对于 3 → 3 → 3 → 3。


设 S = 3 → 3 → 3 → 3。


由于最后一个是 3>1,规则如下:


对于一个包含四个元素的序列:p → q → r → s,其中 s>1,


p → q → r → s = p → q → (p → q → (r-1) → s) → (s-1) 或者类似的形式?我需要查一下定义。


我记得对于康威链式箭头,其递归定义基于最右边不为1的数字。


标准方式:链式箭头通过减少最右侧的数字并复制部分链来求值。


例如,2 → 3 → 2。


首先,2 → 3 → 2。因为 n=3,r=2>1,所以 2 → 3 → 2 = 2 → (2 → 2 → 1) → 1?等等,定义是:


p → q → r = p → (p → q → (r-1)) → (r-1) 对于 r>1,并且当最后是1时,p → q → 1 = p → q。


但这里的 q 可能是一个链。


基本案例:当链以1结尾时,可以去掉它。


当最右边 >1 时,它会触发一个递归,其中倒数第二个元素减少,但整个链被复制。


对于一个包含 n 个元素的链:a1 → a2 → ... → an


如果 an = 1,则等于 a1 → ... → a_{n-1}


如果 an > 1 且 a{n-1} = 1,但通常 a{n-1} >1,但也不一定。


规则是:找到一个最右边的大于1的数字,但通常我们取最后两个。


设 P = a1 → a2 → ... → a_{n-2}(对于 n>2)


那么 a1 → a2 → ... → a{n-1} → an = P → (P → a{n-1} → (an - 1)) → (an - 1)?我不确定。


对于 n=3:p → q → r = p → (p → q → (r-1)) → (r-1) 当 r>1 时成立


当 r=1 时,p → q → 1 = p → q


对于 n=4:p → q → r → s


如果 s = 1,则 p → q → r → 1 = p → q → r


如果 s >1,则 p → q → r → s = p → q → (p → q → (r-1) → s) → (s-1)?这有些令人困惑。


我认为一个常见的方法是从右边开始计算。


但是我们来回忆一些数值。


例如,2 → 2 → 2 → 2。


首先,2 → 2 → 2。因为 2 → 2 = 4,但 2 → 2 → 2 = 2 → (2 → 1 → 2) → 1,不行。


2 → 2 → 2:因为 r=2>1,所以 2 → 2 → 2 = 2 → (2 → 2 → 1) → (2-1) 但是 r-1=1,而 2 → 2 → 1 = 2 → 2 = 4,所以 2 → (4) → 1 = 2 → 4 → 1 = 2 → 4 = 16?不对。


2 → 4 → 1 = 2 → 4,因为是 a → b → 1 = a → b。


但链式写法中,p → q → r 当 r=2 时:p → q → 2 = p → (p → q → 1) → (2-1) = p → (p → q) → 1 = p → (p^q) → 1 = p → (p^q) 因为 →1 被忽略。


类似地,p → q → 2 = p → (p^q)


例如,3 → 3 → 2 = 3 → (3^3) = 3 → 27 = 3^27 = 7625597484987


3^27 是 7.6e12,没错。


现在对于四个元素:p → q → r → s


当 s>1 时,p → q → r → s = p → q → (p → q → (r-1) → s) → (s-1)?不对。


我找到了一个参考资料:在维基百科或者数学世界里,链式箭头的定义是:


a → b → c = a↑ᶜ b(高德纳箭头)


更长的链:a→b→c→d = a→b→(a→b→(c-1)→d)→(d-1) 对于 c>1, d>1,但这是用于减少 c 的。


标准递归:


对于序列 X → y → z,其中 X 是序列或数字,但通常 X 代表序列。


让序列以 ... → y → z 的形式,其中 z >1。


那么 ... → y → z = ... → ( ... → y → (z-1) ) → (z-1)


但当 y=1 时,它可能被省略,但通常假设所有数都 ≥1。


在 3 → 3 → 3 → 3 的例子里,序列是 a=3,b=3,c=3,d=3。


所以对于 d=3>1,那么 3 → 3 → 3 → 3 = 3 → 3 → ( 3 → 3 → (3-1) → 3 ) → (3-1) = 3 → 3 → ( 3 → 3 → 2 → 3 ) → 2


c 是倒数第二项,在序列中,对于 p → q → r → s,其中 r 是倒数第二项,s 是最后一项。


所以对于 p→q→r→s,当 s>1 时,它等于 p→q→( p→q→(r-1)→s )→(s-1)


是的,如上所述。


所以这里 p=3, q=3, r=3, s=3。


所以 3→3→3→3 = 3→3→( 3→3→(3-1)→3 )→(3-1) = 3→3→( 3→3→2→3 )→2


现在,我需要计算 3→3→2→3。


首先,3→3→2→3。


s=3>1,所以 3→3→2→3 = 3→3→( 3→3→(2-1)→3 )→(3-1) = 3→3→( 3→3→1→3 )→2


现在,3→3→1→3。但 r=1,对于序列 p→q→1→s,但链式箭头的定义是当序列中出现 1 时,会提前终止。


规则: 如果链中的任何元素是 1,除了开头或结尾,但结尾的 1 会被移除,而中间的 1 可能会被忽略,不过我们来看一下。


正式地,对于序列中的 1,它会使数字变小。


在 3→3→1→3 中,序列是四个元素,但第二个数字是 3,然后是 1,然后是 3。


规则: 对于序列 p→q→1→s。


因为倒数第二个数字是 1,但序列为 ... → a → 1 → b 的写法,其中 b 是最后一个。


当序列中某个元素为 1,且该元素不是第一个或最后一个时,会触发特殊规则。


在康威链式表示法中,对于 X → 1 → Y,其中 X 和 Y 是序列或数字,但如果 X 是序列,它可能会变得复杂。


但通常,对于像 p → q → 1 → r 这样的序列,其中 q=1。


但这里 q 是 3,在 3→3→1→3 中,数字是:第一个 3,第二个 3,第三个是 1,第四个是 3。


所以位置:第三个数字是 1。


规则是:如果链中的某个数字是 1,并且它之后还有其他数字,但 1 在序列中会“重置”某些东西。


我记得序列中如果有 1,该序列等于第一个数字之类的,但仅当 1 不是第一个或最后一个时。


例如,p → 1 → q = p,因为 a→1→b = a 对于所有 b,但这样对吗?


a→1→b:当有两个箭头时,a→1→b = a,因为 a→1→b 应该等于 a↑ᵇ 1,但 a↑ᵇ 1 = a 对于所有 b,根据高德纳箭头:a↑ⁿ1 = a 对于 n≥1。


但链式箭头中,直接有 a→1→b = a,但需验证。


例如,3→1→3:根据定义,由于中间是 1,3→1→3 应该等于 3,因为 1 的迭代没有效果。


类似地,对于长链,如果序列中有 1,那么该序列等价于直到 1 的子序列之类的。


但官方规则:对于序列 X → 1 → Y,其中 X 和 Y 是子序列,它等于 X。


因为 1 作为操作的来源时,无法进行。


在序列中,对于 p → q → 1 → r,由于 1 在中间,它应该简化为 p → something。


但根据之前的递归,在计算 3→3→1→3 时,我们有 s=3>1,所以 3→3→1→3 = 3→3→( 3→3→(1-1)→3 )→ (3-1)


但1-1=0,而0在序列中未定义,所以出错了。


因此对于序列中有1的情况,有特殊处理。


当序列中某个元素为1时,我们需要在该1的位置分割序列。


基本规则:如果序列中包含1,并且该1不是第一个或最后一个,那么整个序列等于第一个元素(如果1在第一个之后),但需要查阅。


我记得在链式箭头记法中,如果除了第一个和最后一个以外的任何元素是1,该链会提前终止,并且值只到该1为止之类的。


例如,p → q → 1 → r = p → q,因为当1出现在链中时,1之后的序列被忽略。


是吗?例如,2→2→1→2。


2→2→1→2:由于1在中间,2→2→1→2应该等于2→2 = 4,而不是更大。


但如果是2→2→2→2,它会很大。


所以可能,对于X → 1 → Y,等于X,其中X是序列的一部分。


在3→3→1→3的情况下,它应该是3→3,因为1之后的内容无关紧要。


类似地,一般而言,对于序列a1 → a2 → ... → an,如果存在某个i,1<i<n,且ai=1,那么该序列等于 a1 → a2 → ... → a_{i-1}。


是的,这是一个常见规则。


所以对于3→3→1→3,由于索引3(从1开始)为1,且1<i<4,所以它等于直到前一个元素,即3→3 = 27。


3→3 = 3^3 = 27。


类似地,在3→3→2→3中,我们有3→3→1→3 = 3→3 = 27。


回到3→3→2→3 = 3→3→( 3→3→1→3 ) → (3-1) = 3→3→(27) → 2


现在3→3→27→2


序列为 p=3, q=3, r=27, s=2。


s=2>1,所以 3→3→27→2 = 3→3→( 3→3→(27-1)→2 ) → (2-1) = 3→3→( 3→3→26→2 ) → 1


由于链以 →1 结尾,3→3→( ... )→1 = 3→3→( exp ),因为 →1 被省略。


更严格地讲:序列末尾是 → ... → z → 1 时,z → 1 被移除。


所以 3→3→( ... )→1 = 3→3→( expression )


这里的表达式是 ( 3→3→26→2 )


所以 3→3→27→2 = 3→3→ (3→3→26→2) → 1 = 3→3→ (3→3→26→2) ,因为移除最后的 →1


现在,3→3→26→2 本身需要计算,但通过递归,它将会很大。


由于我们是在比较中,可能不需要数值,只需要大小。


但首先,我们回到原始。


回到 3→3→3→3 = 3→3→( 3→3→2→3 )→2


而我们有 3→3→2→3 = 3→3→27→2,如上所述。


由上文,3→3→2→3 = 3→3→ (3→3→26→2) ,省略了 →1 部分


但我们需要在原始表达式中使用它。


3→3→3→3 = 3→3→ [3→3→2→3] →2 = 3→3→ [3→3→ (3→3→26→2) ] →2


由于 [ ] 内的部分很大,且外部是 →2,这表示类似 p → q → 2 的形式。


回忆 p → q → 2 = p → (p → q → 1) → 1 等等不对。


p → q → 2 = p → (p^q),如前所述。


但对于更长的链,此处为 3→3→ exp →2,其中 exp 是某个表达式。


序列是 3→3→ X →2,其中 X 是 [3→3→ (3→3→26→2) ]


所以这是一个三元素链:A → B → C,其中 A=3,B 是 "3",但等等,序列是固定的元素。


在 3→3→ X →2 中,这是四个元素:第一个 3,第二个 3,第三个是 X,第四个是 2。


所以对于序列 a→b→c→d,其中 a=3, b=3, c=X, d=2。


d=2>1,所以它等于 a→b→( a→b→(c-1)→d )→(d-1)


但 c 是 X,是一个表达式,不是数字,所以我们需要保持它为值。


但在这个例子中,d=2,所以 3→3→X→2 = 3→3→( 3→3→(X-1)→2 )→(2-1) = 3→3→( 3→3→(X-1)→2 )→1


而由于以 →1 结尾,它等于 3→3→( 3→3→(X-1)→2 )


这变得混乱,因为 X 本身是大的。


也许对于更长的链,3→3→X→2 的增长类似于迭代的幂次。


但让我们想想快速增长层级 (FGH)。


链式箭号与FGH相关联。


TREE(3) 在 FGH 中大于任何可计算的等级,但 TREE(3) 是有限的。


首先,3→3→3→3 是一个有限的数字,但很大。


TREE(3) 也非常大,但两者相比如何呢?


也许 3→3→3→3 比 TREE(3) 小,但我不确定。


我回忆起康威链式箭号与葛立恒数等的比较。


例如,葛立恒数大约是 3→3→64→2 或类似的数。


葛立恒数是 g64,其中 g1 = 3→3→4,g2 = 3→3→g1,等等,不对。


在链式箭号中,3→3→n 表示当 n=64 时的葛立恒数,但又不完全是。


葛立恒数:g1 = 3↑↑↑↑3 = 3→3→4


然后 g2 = 3↑ᵍ¹ 3 = 3→3→g1


但 g1 很大,所以 g2 = 3→3→(3→3→4)


葛立恒数大约是 3→3→65→2 或 3→3→64→2?我们来回忆一下。


具体来说,g64 其中 g1 = 3↑↑↑↑3 = 3→3→4


g2 = 3↑↑↑...↑3,含有 g1 个上箭头,因此是 3→3→g1


由于 3→3→n 表示的是 3 的上一层迭代幂次 n 次,但写成高德纳箭号形式。


高德纳:a↑b = a^b,a↑↑b 是迭代幂次,等等。


3→3→n = 3↑↑...↑3,其中 n 个上箭头,所以当 n=4 时,3→3→4 = 3↑↑↑↑3。


然后 g1 = 3→3→4


g2 = 3→3→(3→3→4) = 3→3→g1


g3 = 3→3→g2,以此类推,直到 g64。


因此 g64 = 3→3→g63


但就链式箭号而言,g64 类似于 3→3→65→2,因为 3→3→1→2 = 3→3→1 = 3→3 = 27,但葛立恒数始于3→3→4。


注意 3→3→k→2 for k>1.


3→3→k→2 = 3→3→ (3→3→(k-1)→2 ) 从之前得出,当 d=2 时。


3→3→k→2 = 3→3→A,其中 A = 3→3→(k-1)→2,但通过递归,它定义了具有 k-1 次应用的迭代。


对于整数 k,3→3→k→2 = g_k,其中 g1 = 3→3→2?我们来看:


当 k=2 时:3→3→2→2 = 3→3→ (3→3→1→2 ) →1


3→3→1→2:由于中间是1,3→3→1→2 应该等于 3→3 = 27


然后 3→3→2→2 = 3→3→27→1 = 3→3→27


而 3→3→27 = 3↑²⁷ 3,一个具有 27 个上箭头的幂塔,非常大。


但葛立恒数 g1 = 3→3→4,比这个小。


3→3→4 是 4 个上箭头,而 3→3→27 是 27 个上箭头,因此更大。


但葛立恒数的定义是:g1 = 3↑↑↑↑3 = 3→3→4


g2 = 3↑↑↑...↑3,具有 g1 个上箭头,所以是 3→3→(g1+1) 还是仅用 3→3→g1?


上箭头的数量是 g1,所以是 3 后跟 g1 个上箭头,然后是 3,因此是 3→3→ (g1) ,因为 3→3→n 表示 n 个上箭头。


同样地,g2 = 3→3→g1


然后 g3 = 3→3→g2,等等。


所以 g64 = 3→3→g63


但 g63 本身很大,因此它不能直接写成固定的链状箭头。


然而,就增长而言,g64 小于 3→3→65→2 或者其他什么?


3→3→1→2 = 3→3→1 = 3→3 = 27


3→3→2→2 = 3→3→ (3→3→1→2) = 3→3→27,如上所述


3→3→3→2 = 3→3→ (3→3→2→2) = 3→3→ (3→3→27)


类似地,3→3→4→2 = 3→3→ (3→3→3→2) = 3→3→ (3→3→ (3→3→27))


以此类推。


Graham 的数是 g64,即 3→3→2→2 = 3→3→27,但 g1 = 3→3→4,要小得多。


3→3→4 大约是 10^10^12,而 3→3→27 是巨大的。


但 g64 更大,因为 g64 = 3→3→g63,而 g63 本身很大。


在链式箭头中,3→3→n→2 的增长类似于 n 的阿克曼函数,但 n 很大时。


具体来说,3→3→1→2 = 27


3→3→2→2 = 3→3→27


3→3→3→2 = 3→3→ (3→3→27)


3→3→4→2 = 3→3→ (3→3→ (3→3→27))


所以当 k 增加时,3→3→k→2 的序列值迅速变大。


对于 Graham 数, g64 = 3→3→g63, 且 g63 > 64, 但 3→3→65→2 更大,例如 3→3→65→2 = 3→3→ (3→3→64→2) , 这类似于 g_{k} 对于某个 k。


实际上,3→3→k→2 对于 k>1,类似于一个增长非常快的函数,但 Graham 数大致对应 3→3→64→2,但如上所述,3→3→64→2 是 3→3→ (3→3→63→2) , 等等,这类似于定义 Graham 序列的迭代过程。


实际上,Graham 数被定义为小于 3→3→65→2。


类似地,3→3→3→3 会比这小得多。


回到计算 3→3→3→3。


3→3→3→3 = 3→3→ ( 3→3→2→3 ) →2


我们有 3→3→2→3 = 3→3→ (3→3→1→3) →2 从之前开始。


3→3→1→3: 由于中间是1,3→3→1→3 = 3→3 = 27


然后 3→3→2→3 = 3→3→27→2


3→3→27→2 = 3→3→ (3→3→26→2) 因为 →1 被省略了,和之前一样。


但 3→3→26→2 很大,但就目的而言,3→3→27→2 是一个巨大的数字。


然后 3→3→3→3 = 3→3→ (3→3→27→2) →2


由于外部的 →2,它是 p → q → r → 2 的形式,但 p=3, q=3, r = (3→3→27→2), s=2。


s=2,所以 3→3→ X →2 = 3→3→ (3→3→ (X-1) →2) →1 = 3→3→ (3→3→ (X-1) →2) ,其中 X = 3→3→27→2


所以 3→3→3→3 = 3→3→ ( 3→3→ ( (3→3→27→2) -1 ) →2 )


现在 (3→3→27→2) -1 几乎就是 3→3→27→2 本身,因为数字很大,所以我们可以写成大约 3→3→ (3→3→27→2) →2,但这不正确。


从表达式来看,大约是 3→3→ Y →2,其中 Y 很大。


但是 3→3→ Y →2 对于大的 Y 来说很大。


然而,与 TREE(3) 比较。


TREE(3) 来自 Kruskal 树定理,是一个增长极快的函数。


已知 TREE(n) 在快速增长层次(FGH)中的增长超过所有可计算的函数。


TREE(3) 非常大,比 Graham 的数和康威链式箭头中的任何固定表达式都要大得多,除非使用更长的链。


例如,3→3→3→3 仍可通过三个参数的康威链式箭号定义,而 TREE(3) 需要更多的“层级”。


在 FGH 中,康威链式箭号可以用小序数定义。


例如,两个元素的链 a→b 是 ω 层级。


三元素链如 3→3→n 是 ω+1 层级或类似层级。


高德纳箭号:a↑b = a^b,为 f_2 或 f_3?b^a 的 FGH 大致在 f_2。


通常,f_2(n) = 2^n * n 或类似形式,但用于比较增长。


n↑n 约在 f_3(n) 的快速增长层级(FGH)。


n↑↑n 是 f_ω(n)。


更一般地,对于固定的 k,n↑{k}n 是 f{ω}(n),但当 k 增大时,它处于 f{ω^ω} 或类似级别。


用于高德纳箭号:a↑{k}b 的增长级别是 ω 的 k 倍,但用于 FGH。


在 FGH 中,带有高德纳箭号的函数由序数索引定义。


但康威链式箭号用于长链。


例如,链式箭号中最小的数字决定了其层级。


但 TREE(n) 的 FGH 增长级别是 ψ(Ω^{ω}) 或更高,这是很小下标的可证递归序数,因此比任何原始递归或可定义的函数增长快得多。


具体来说,TREE(n) 在 FGH 中的增长超过 f_{ϑ(Ω^ω)}(n),这是非常大的。


而对于康威链式箭号,a→b→c→d 对于固定 a、b、c、d 来说,是常数,但当我们写成 3→3→3→3 时,它是具有巨大数值的固定表达式,但它的“复杂度”可以通过写下它所需的符号数量来理解。


TREE(3) 是如此之大,以至于即使是像 3→3→3→3 这样的表达式也无法与之接近。


例如,已知 Graham 的数 G 满足 G < TREE(3)。


而 G 小于 3→3→65→2 或类似的表达式。


3→3→3→3 比 Graham 的数大,但小于 TREE(3)。


我们来看一些比较。


首先,3→3→3→3 有多大。


由上式,3→3→3→3 = 3→3→ (3→3→27→2) →2


3→3→27→2 本身是 3→3→ (3→3→26→2),依此类推,但 3→3→1→2 = 3→3→1 = 3→3 = 27


但通过递归,3→3→27→2 是一个具有许多嵌套层级的幂塔。


但例如,3→3→2→2 = 3→3→27


3→3→3→2 = 3→3→ (3→3→27)


3→3→4→2 = 3→3→ (3→3→ (3→3→27))


现在对于 3→3→27→2,它是 3→3→ (3→3→26→2) = 3→3→ (3→3→ (3→3→25→2)) 等等,直到 3→3→1→2 = 27,所以它是由26个或更多层级组成的高层迭代。


所以 3→3→27→2 已经比葛立恒数大得多,因为葛立恒数只有大约64层嵌套,但这里仅对于 3→3→27→2,就有大约27层嵌套,但每一层都使数字增长巨大。


但无论如何,3→3→3→3 更大,因为表达式中有 (3→3→27→2),而外部还有一个 →2,但根据公式,3→3→3→3 = 3→3→ (3→3→27→2) →2,这大约是 3→3→ H →2,其中 H 非常大。


而 3→3→ H →2 是一个类似于迭代幂塔的数字,但规模巨大。


然而,TREE(3) 是 3 的 TREE 函数值。


TREE(n) 的增长速率:已知 TREE(1) = 1,TREE(2) = 3,TREE(3) 非常巨大。


下界:TREE(3) 远大于 G,即葛立恒数。


事实上,TREE(3) 远大于像 3→3→3→3 这样的表达式。


我可以从增长速率的角度来思考。


在 FGH 中,康威链式箭头记法最多能达到 ε_0 或更高,但用于长链。


对于四个元素的链 a→b→c→d,其增长速率是序数 ω↑↑3 或类似的级别,但仅当参数发生变化时,但在固定表达式下,它是常数。


但关于数值大小,TREE(3) 远大于任何可合理写下的链式表达式,除非使用类似构造的符号。


例如,已知即使 n=3 时,TREE(n) 也远大于 f_{θ(Ω^ω ω)}(3) 等。


但为了比较,我们承认在标准大数比较中,3→3→3→3 小于 TREE(3)。


另一个方式:Tree(n) 函数是有限的,但TREE(n)对n=3来说,比葛立恒数大得多,也远大于3→3→3→3。


但让我们上网查一下或者回忆一下。


在记忆中,类似3→3→3→3的数字在TREE(3)面前微不足道。


例如,在Googology wiki上,TREE(3)被列为比许多其他大数都大。


具体来说,3→3→3→3的链式表示是康威链式箭号,其在快速增长层级中对应较小的序数。


例如,包含n个元素的康威链式箭号可达序数ω^(n-2)之类。


当n=4时,a→b→c→d在d变化时,但固定时,它代表一个数值。


但TREE(n)的FGH层级是ψ(Ω^ω),这远高于康威链式箭号所表示的有限序数。


因此,TREE(3)远大于3→3→3→3。


例如,对于较小的n,Tree(1)=1,Tree(2)=3,但TREE(3)极大。


类似地,函数TREE的增长速度远快于康威链式箭号。


因此,在数值上,TREE(3) > 3→3→3→3。


所以对于用户的问题,要比较它们的大小,TREE(3) 要大得多。


但为了严谨,我们确认一下3→3→3→3的数值,但没必要,因为它是一个定义明确的数字,但TREE(3)更大。


用户可能对大小感兴趣,因此我可以说3→3→3→3小于TREE(3)。


更佳的方式:3→3→3→3可以用迭代幂次的形式表达,但TREE(3)无法用这种方式简单表达。


因此,在回答中,我可以说 TREE(3) 远大于 3→3→3→3。


所以对于最终答案,TREE(3) 要大得多。


但用户询问如何比较,所以我应该描述这些过程。


最终答案:3→3→3→3 小于 TREE(3),且差距极大。


但要写出回答。

 
大魔導士 十七級
3樓 發表于:2025-8-19 20:48

要比较 3→3→3→3和 TREE(3)的大小,我们需要分别理解这两个表达式所代表的数值,并从数学上评估其规模。以下是逐步分析:

1. 理解 3→3→3→3

• 符号定义:这里的 →表示康威链式箭头符号(Conway's chained arrow notation),这是一种用于表示极大数的表示法。规则包括:

o 对于两个元素: a→b=ab

o 对于三个元素: a→b→c=a↑cb(高德纳箭号表示,其中 ↑c表示 c个高德纳箭头)。

o 对于四个或更多元素:定义是递归的。具体到 p→q→r→s且 s>1:

p→q→r→s=p→q→(p→q→(r−1)→s)→(s−1)

此外,如果序列中某个元素为 1(非首尾),则序列可简化(例如, X→1→Y=X)。

• 计算 3→3→3→3:

o 从定义出发:

3→3→3→3=3→3→(3→3→2→3)→2

o 先计算 3→3→2→3:

3→3→2→3=3→3→(3→3→1→3)→2

其中 3→3→1→3由于中间元素为 1,可简化为 3→3=33=27,所以:

3→3→2→3=3→3→27→2

o 再计算 3→3→27→2:

3→3→27→2=3→3→(3→3→26→2)

这是一个递归过程:最终会简化到 3→3→1→2=3→3=27,但多次嵌套后结果巨大。例如:

 3→3→1→2=27

 3→3→2→2=3→3→27

 3→3→3→2=3→3→(3→3→27)

 依此类推,3→3→27→2涉及约 27 层嵌套的高阶迭代幂塔。

o 因此,3→3→2→3已经是一个非常大的数。

o 回代:

3→3→3→3=3→3→(3→3→27→2)→2

其中 3→3→27→2极大,外部再套用 →2,进一步放大数值。结果是一个迭代幂塔的层级极高的数,远超葛立恒数(Graham's number, 约为 3→3→64→2)。

总之,3→3→3→3是一个非常大的有限数,但可被康威链式箭头描述。

2. 理解 TREE(3)

• 定义:TREE(n)源于克鲁斯卡尔树定理(Kruskal's tree theorem),表示在特定规则下,最大树序列的长度。规则包括:

o 每个树有顶点,染色为 n种颜色。

o 序列中后树不能嵌入前树。

o TREE(1)=1, TREE(2)=3, 但 TREE(3)极大。

• 规模:TREE(n)的增长速度在快速增长层级(Fast Growing Hierarchy, FGH)中极高,对应序数 ψ(Ωω)或更高。这意味着:

o TREE(3)远大于葛立恒数和其他常见的“大数”(如康威链式箭头表达式)。

o 其数值无法用迭代幂塔或康威链式箭头(即使链很长)来合理表示,因为它涉及非递归序数层级的增长。

o 已知 TREE(3)远大于类似 3→3→3→3的表达式。

3. 比较大小

• 数值比较:

o 3→3→3→3虽大,但它是“可描述”的,其规模在 FGH 中对应相对较低的序数(对于固定链长的康威表达式,约在 ωω层级)。

o TREE(3)的 FGH 层级是 ψ(Ωω),远高于康威链式箭头的序数范围。

o 因此,TREE(3)≫3→3→3→3。

o 具体来说,TREE(3)如此之大,以至于像 3→3→3→3这样的表达式在它面前“微不足道”(例如,在数学文献和大数社区中,共识是 TREE(3)远超此类链式表达式)。

• 为什么如此悬殊?

o 康威链式箭头基于递归指数增长,但受限于固定长度链(如四个元素),其增长是可计算函数的上限。

o TREE(n)的增长是不可计算的(它超越所有原始递归函数),反映高阶集合论概念(如 Harvey Friedman 的研究),即使输入 n=3,输出也巨大。

4. 结论

• 3→3→3→3小于 TREE(3),且差距极大。

• 实际数值上,3→3→3→3约在 101012以上层级,而 TREE(3)在已知大数中位列顶级(远超葛立恒数、阿克曼函数等)。

• 如果您想更深入,建议参考 Googology 百科或数学文献(如 Kruskal 定理相关论文)。简单回答:TREE(3)是更大的数。


 

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作者:圆环之理
最後回復:圆环之理
最後回復時間:2025-8-19 20:48
 
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