Notasi anak panah atas Knuth
adalah salah satu cara untuk merepresentasikan
bilangan bulat
yang sangat
besar
. Notasi ini diciptakan oleh
Donald Knuth
pada tahun 1976.
[
1
]
Dalam makalahnya pada tahun 1947,
[
2
]
R. L. Goodstein memperkenalkan
urutan operasi
spesifik yang sekarang disebut
, yang mana
perkalian
dianggap sebagai iterasi atau perulangan dari
penjumlahan
,
perpangkatan
adalah iterasi dari perkalian, iterasi selanjutnya adalah tetrasi, kemudian pentasi, dan seterusnya, di mana notasi anak panah Knuth dapat digunakan. misalnya:
Anak panah tunggal
mewakili
eksponenisasi
yang merupakan perkalian berulang.
Anak panah tripel
mewakili
yang merupakan
tetrasi
yang berulang.
Definisi umum dari notasi anak panah adalah sebagai berikut, dimana
:
Disini,
merupakan singkatan dari anak panah yang berjumlah n sebagai contoh:
dan kurung siku adalah notasi lain dari
Pengenalan
Hiperoperasi secara alami memperluas operasi
aritmetika
dari operasi yang lebih kecil seperti
Perkalian
yang merupakan
iterasi
, lelaran, perulangan atau
Rekursi
dari penjumlahan. yang direpresentasikan dengan notasi dibawah ini:
Perkalian
merupakan iterasi atau perulangan dari penjumlahan
Misalnya:
Perpangkatan
adalah iterasi dari perkalian, dalam notasi Knuth dilambangkan dengan satu anak panah:
Misalnya:
Tetrasi
merupakan Iterasi dari perpangkatan, yang merupakan perpangkatan yang berulang, dilambangkan dengan dua anak panah:
Misalnya:
Berdasarkan definisi ini dapat diketahui bahwa anak panah ganda
ini mewakili perpangkatan dengan tingkat sebanyak n tingkat, maka
Dan seterusnya, Walaupun bilangan ini sudah terlihat sangat besar. Hiperoperasi tidak berhenti disitu. Iterasi selanjutnya seperti pentasi, heksasi, dan lain-lain dilakukan dengan menambah jumlah anak panah pada notasi anak panah knuth:
, mendefinisikan iterasi dari tetrasi. Direpresentasikan dengan panah tripel atau rangkap tiga
:
mendefinisikan iterasi dari pentasi. Direpresentasikan dengan panah tripel atau rangkap empat
:
Jadi, notasi anak panah-
didefinisikan sebagai deret anak panah (
):
Sebagai contoh:
Notasi
Terdapat notasi versi simpel yang lebih pendek, dengan menggunakan
, contohnya
. Tapi perlu diingat bentuk ini tidak sama dengan notasi hiperoperasi, misalnya dalam hiperoperasi contoh tersebut seharusnya bernama tetrasi karena
n
-nya adalah empat, bukan heksasi yang
n
-nya enam. Dalam hiperoperasi notasi tersebut berbentuk
, contohnya
, dan diberinama pentasi sesuai dengan
n
-nya yaitu lima.
Notasi anak panah dipilih karena beberapa hal seperti
bahasa pemrograman
dan
e-mail
berupa teks tidak mendukung simbol pangkat. Jika suatu
pengodean karakter
tidak memiliki simbol anak panah dapat digunakan simbol "caret" atau
Superskrip
(^).
Notasi alternatif lainnya adalah
yang diciptakan John Horton Conway dan digunakan untuk melambangkan angka yang sangat besar, lebih besar dari notasi Knuth:
Merepresentasi notasi anak panah knuth dalam bentuk menara daya
notasi
dapat direpresentasikan dengan menggunakan menara daya atau tetrasi yang berarti
pangkat
sebanyak
kali.
Menambahkan satu anak panah lagi akan menghasilkan menara daya bertumpuk yang menunjukkan jumlah anak panah untuk tingkat yang lebih tinggi diatasnya.
Melanjutkan dari notasi ini,
bisa digambar dengan titik di antara menara dengan informasi tambahan mengenai berapa jumlah tingkat menara yang disigkat menjadi titik.
Lebih-lebih lagi, anak panah 4.
dapat ditulis dengan menumpuk menara anak panah tripel sebanyak b kali.
Dan lebih lanjut, lagi secara umum akan direpresentasikan setidaknya seperti ini:
Cara ini dapat terus dilakukan untuk merepresentasi
sebagai eksponenisasi iterasi dari eksponenisasi untuk a,b dan n. Meskipun ini akan semakin sulit dilakukan.
Menggunakan tetrasi
Notasi Rudy Rucker
membuat representasi notasi anak panah knuth menjadi sedikit lebih mudah sambil terus menggunakan menara daya (representasi geometris)
Dan akhirnya, bilangan keempat dari Fungsi Ackerman,
dapat direpresentasikan dengan:
Penyederhanaan
Saat bilangan yang dibahas terlalu besar, dan jumlah anak panah terlalu panjang untuk ditulis, operator
dapat sangat membantu,
dapat merepresentasikan jumah panah yang ada. Jika bilangan tersebut masih terlalu besar maka
dapat digunakan, notasi panah berantai tiga mungkin sama dengan notasi anak panah knuth, tapi jika rantai mencapai 4 anak panah, ini akan sangat jauh lebih kuat daripada anak panah Knuth.
=
=
Fungsi yang tumbuh lebih cepat dari ini oun dapat dikategorikan menggunakan analisis
ordinal
yang disebut
Hirarki cepat bertumbuh menggunakan iterasi fungsi dan diagonalisasi yang berurutan untuk secara sistematis membuat fungsi yang tumbuh lebih cepat dari beberapa fungsi dasar.
untuk hirarki cepat bertumbuh dapat menggunakan
,
menunjukkan perkalian,
sudah menunjukkan eksponensial,
menunjukkan iterasi eksponenisasi berupa tetrasi. Kemudian
sebanding dengan
,
sudah berada di luar jangkauan panah bertingkat, tetapi masih dapat digunakan untuk memperkirakan
Bilangan Graham
, dan sebanding dengan notasi panah berantai Conway yang bisa dipanjangjan sepanjang apapun.
Semua fungsi ini dapat dihitung. Bahkan fungsi yang dapat dihitung lebih cepat, seperti
dan
yang memerlukan penggunaan ordinal besar, dapat terjadi dalam konteks kombinatorik dan teori pembuktian tertentu. Ada fungsi yang tumbuh sangat cepat, seperti
, yang sifatnya akan sepenuhnya berada di luar jangkauan panah atas, atau bahkan analisis berbasis ordinal apa pun.
Definisi
Tanpa referensi dari
, Notasi anak panah atas Knuth masih dapat dijabarkan dengan rumus formal matematika.
Definisi ini menggunakan
eksponenisasi
sebagai kasus atau tingkatan dasar, dan
tetrasi
sebagai eksponenisasi yang diulang(iterasi). ini setara dengan tingkatan hiperoperasi kecuali
,
penjumlahan
dan
perkalian
.
Seseorang juga dapat memilih perkalian
sebagai kasus dasar dan ulangi dari sana. Kemudian eksponensial menjadi perkalian berulang. Definisi formalnya adalah:
Namun perlu dicatat bahwa simplifikasi Notasi anak panah Knuth tidak mendefinisikan "panah nol"
, notasi ini daspat diperluas ke indeks
sedemikian rupa sehingga sesuai dengan seluruh rangkaian hiperoperasi kecuali untuk jeda dalam pengindeksan:
Operasi panah ke atas adalah termasuk
operasi asosiatif kanan
. Yaitu dimana operasi
, dipahami sebagai
, alih-alih
Jika ambiguitas bukan masalah, tanda kurung terkadang dihilangkan.
Tabel nilai bilangan
Menghitung 0↑
n
b
Menghitung
akan menghasilkan:
0, jika
n
= 0
1, jika
n
= 1 dan
b
= 0
0, jika
n
= 1 dan
b
> 0
1, jika
n
> 1 dan
b
genap (termasuk juga ketika b = 0)
0, jika
n
> 1 dan
b
ganjil
Menghitung 1↑
n
b
Menghitung angka 1 dengan cara mengalikannya, memangkatkannya atau bahkan menumpuknya dengan tetrasi akan selalu menghasilkan angka 1.
Menghitung 2↑
n
b
Komputasi
dapat direpresentasikan dalam bentuk tabel yang berukuran tak terbatas. disini hanya ditampilan angka-angka
pada baris paling atas, dan isi kolom kiri dengan nilai 2.
Nilai dari
=
=
=
b
ⁿ
1
2
3
4
5
6
formula
1
2
4
8
16
32
64
2
2
4
16
65536
3
2
4
65536
4
2
4
Menghitung 3↑
n
b
Komputasi
dapat direpresentasikan dalam bentuk tabel yang berukuran tak terbatas. disini hanya ditampilan angka-angka
pada baris paling atas, dan isi kolom kiri dengan nilai 3.
Nilai dari
=
=
=
b
ⁿ
1
2
3
4
5
formula
1
3
9
27
81
243
2
3
27
7.625.597.484.987
3
3
7.625.597.484.987
4
3
Menghitung 4↑
n
b
Komputasi
dapat direpresentasikan dalam bentuk tabel yang berukuran tak terbatas. disini hanya ditampilan angka-angka
pada baris paling atas, dan isi kolom kiri dengan nilai 4.
Nilai dari
=
=
=
b
ⁿ
1
2
3
4
5
formula
1
4
16
64
256
1024
2
4
256
3
4
4
4
Menghitung 10↑
n
b
Komputasi
dapat direpresentasikan dalam bentuk tabel yang berukuran tak terbatas. disini hanya ditampilan angka-angka
pada baris paling atas, dan isi kolom kiri dengan nilai 10.