斯坦豪斯-莫泽表示法

斯坦豪斯-莫泽表示法,又称斯坦豪斯-莫泽记号斯坦豪斯-莫泽多边形记号多边形记号,为利用多边形来表示大数的一种表示法。此表示法由雨果·斯坦豪斯英语Hugo Steinhaus发明,后来李奥·莫泽扩展了该表示法。

斯坦豪斯的多边形记号

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斯坦豪斯多边形记号的定义如下:

  •   = nn
  •   = “n放进n个三角形中”
  •   = “n放进n个正方形中”

斯坦豪斯使用这个符号定义了一些数:

  •  被称为Mega数
  •  被称为Megiston数

莫泽的多边形记号

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莫泽多边形记号是斯坦豪斯多边形记号的扩张,这个记号不使用圆形,而使用一般的多边形。

  •   与斯坦豪斯的记号相同。
  •   = “n放进n个正方形中”(=  
  • 一般来说,“n放进m边形中”=“n放进nm - 1边形中”

而“2放进 边形中”则被称为莫泽数

中括号表示法

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纽约大学的苏珊·史蒂芬教授在自己的网站中使用以下替代符号:

  • n放进p边形中”使用 来表示。(请注意:在本条目中, 都是表示某个数字放进正 边形中,并不是第 级的超运算,为了避免搞混,第 级的超运算在本条目中是使用 个向上的箭号表示,请见高德纳箭号表示法
  •  可以重复使用。例如,“‘n放进q边形中’放进p边形中”可以表示为 
  • n放进kp边形中”表示为 。换句话说, 可以定义为 

多边形记号可以使用这种表示法来定义:

  •    
  •    
  •        
  • 一般来说, 

上面所使用的↑为高德纳箭号表示法中的记号。

其他例子:

  •    

斯坦豪斯和莫泽所定义的大数可如下表示:

  •  (Mega数) 
  •  (Megiston数) 
  • 莫泽数 =  

一些例子的计算

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简单的例子

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  • 2[3] = 22 = 4
  • 2[4] = 2[3]2 = 2[3][3] = 4[3] = 44 = 256

Mega数

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  = 2[5]

= 2[4]2
= 2[4][4]
= 256[4]
= 256[3]256

256[3]n所代表的值如下(n从1开始):

 
 ,
 

这个数字可以“近似”如下:

 

这个近似值跟 实际上差了非常多倍:

 

通常人们会感觉这两个数很近,其实差很远。

类似地,

 
 

这种“近似”方法也可以推展到所求的Mega数:

   

如果再采用更简化的“近似值”,可以推得:

   

实际上,

   

如果以10为底,则可表示成:

   

因此Mega数的范围为:

     

Megiston数

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  = 10[5] = 10[4]10 = (10[4]9)[4]

通过类似于Mega数近似值的近似方法,可得:

 
  (*)

将a换成10,可得:

 
 

下式为把开头的10换成a,11换成b,后面的 换成n之后的计算(其中a↑b = ab):

 

当a, b皆足够大时:

 

所以

 

这是一个近似值。

此时重复上面的操作,直到n = 1为止:

 

因此,当 

  (**)

这是一个近似值。

使用(**)式,可得 的近似值:

 

以下的近似值使用(*)和(**)式:

 
 
 

因此,

 

所以Megiston数大致等于:

   

然而,实际上近似值远小于真正的Megiston数:

   

莫泽数

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莫泽数代表   。由于 是相当巨大的数字, 边形几乎跟圆没有差别,因此采用莫泽多边形记号是不可能画出莫泽数的。

尽管 是非常巨大的,跟 相比来说仍是微不足道的。

提姆·周在1998年证明了下式[1]页面存档备份,存于互联网档案馆),可见莫泽数远远小于葛立恒数(因为下式中后者还比葛立恒数小很多):

 

利用高德纳箭号表示法来准确表示莫泽数几乎是不可能的,但是可以用近似值来表示。莫泽数近似于  -2个箭号)。

参见

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外部链接

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