Büyük sayılar - Large numbers

Büyük sayılar basit sayma veya parasal işlemlerde olduğu gibi, günlük hayatta tipik olarak kullanılanlardan önemli ölçüde daha büyük sayılardır. Terim tipik olarak büyük pozitif anlamına gelir tamsayılar veya daha genel olarak büyük pozitif gerçek sayılar, ancak başka bağlamlarda da kullanılabilir. Büyük sayıların isimlendirilmesi ve özelliklerinin incelenmesi bazen googology olarak adlandırılır.[1][2]

Çok büyük sayılar genellikle aşağıdaki gibi alanlarda görülür matematik, kozmoloji, kriptografi, ve Istatistik mekaniği. Bazen insanlar sayıları "astronomik olarak büyük" olarak adlandırır. Bununla birlikte, astronomide kullanılanlardan bile çok daha büyük sayıları matematiksel olarak tanımlamak kolaydır.

Gündelik dünyada

Bilimsel gösterim bilimsel çalışmalarda ortaya çıkan çok çeşitli değerleri işlemek için yaratılmıştır. 1.0 × 109örneğin, bir anlamına gelir milyar 1'in ardından dokuz sıfır: 10000000000 ve 1,0 × 10−9 bir milyarda biri veya 0.000 000 001 anlamına gelir. Yazma 109 Dokuz sıfır yerine okuyucuları sayının ne kadar büyük olduğunu görmek için uzun bir sıfır dizisini sayma zahmetinden ve tehlikesinden kurtarır.

Günlük gerçek dünya nesnelerini tanımlayan büyük sayıların örnekleri şunları içerir:

Astronomik

Uzunluk ve zaman açısından diğer büyük sayılar, astronomi ve kozmoloji. Örneğin, şu anki Big Bang modeli evrenin 13,8 milyar yıl (4,355 × 1017 saniye) eski ve Gözlemlenebilir evren 93 milyar ışık yılları çapraz (8.8 × 1026 metre) ve yaklaşık 5 × 10 içerir22 yıldız, 125 milyar (1.25 × 1011) Hubble Uzay Teleskobu gözlemlerine göre galaksiler. Yaklaşık 10 tane var80 içindeki atomlar Gözlemlenebilir evren, kaba bir tahminle.[5]

Göre Don Sayfa, Kanada Alberta Üniversitesi'nde fizikçi, şimdiye kadar herhangi bir fizikçi tarafından açıkça hesaplanmış olan en uzun sonlu zaman

tahmini bir ölçeğe karşılık gelen Poincaré tekrarlama zamanı tüm evrenin tahmini kütlesine sahip bir kara delik içeren varsayımsal bir kutunun kuantum durumu için, gözlemlenebilir olsun veya olmasın, belirli bir varsayım enflasyonist ile model inflaton kimin kütlesi 10−6 Planck kütleleri.[6][7] Bu sefer Poincaré yinelemesine tabi bir istatistiksel model varsayılır. Bu zaman hakkında çok basitleştirilmiş bir düşünme yolu, evrenin tarihinin kendini tekrar eder keyfi olarak birçok kez nedeniyle istatistiksel mekaniğin özellikleri; bu, tekrar mevcut durumuna biraz benzer (makul bir "benzer" seçimi için) zaman ölçeğidir.

Kombinatoryal süreçler hızla daha büyük sayılar üretir. faktöryel sayısını tanımlayan işlev permütasyonlar bir dizi sabit nesnede, nesnelerin sayısı ile çok hızlı büyür. Stirling'in formülü bu büyüme hızı için kesin bir asimptotik ifade verir.

Kombinatoryal süreçler çok büyük sayılar üretir Istatistik mekaniği. Bu sayılar o kadar büyük ki, genellikle yalnızca kendi logaritmalar.

Gödel numaraları ve bit dizilerini temsil etmek için kullanılan benzer sayılar algoritmik bilgi teorisi, makul uzunluktaki matematiksel ifadeler için bile çok büyüktür. Ancak bazıları patolojik sayılar, tipik matematiksel önermelerin Gödel sayılarından bile daha büyüktür.

Mantıkçı Harvey Friedman gibi çok büyük sayılarla ilgili işler yaptı Kruskal'ın ağaç teoremi ve Robertson-Seymour teoremi.

"Milyarlarca ve milyarlarca"

İzleyicilerine yardımcı olmak için Evren "milyonlarca" ve "milyarlarca" arasında ayrım yapmak, astronom Carl sagan "b" yi vurguladı. Ancak Sagan asla "milyarlarca ve milyarlarca ". İfade ve Sagan için halkın ortaklığı bir Bu gece gösterisi skeç. Sagan'ın etkisiyle parodi yapmak, Johnny Carson "milyarlarca ve milyarlarca" alay etti.[8] Bununla birlikte, ifade şimdi mizahi bir hayali sayı haline geldi. Sagan. Cf., Sagan Birimi.

Örnekler

  • googol =
  • Centillion = veya numara adlandırma sistemine bağlı olarak
  • milinilyon = veya numara adlandırma sistemine bağlı olarak
  • millinillinillion = veya numara adlandırma sistemine bağlı olarak
  • Bilinen en büyük Smith numarası = (101031−1) × (104594 + 3×102297 + 1)1476 ×103913210
  • Bilinen en büyük Mersenne asal = (21 Aralık 2018 itibariyle)
  • googolplex =
  • Skewes sayıları: ilk yaklaşık , ikinci
  • Graham'ın numarası, güç kuleleri kullanılarak bile gösterilebilecek olandan daha büyük (tetrasyon ). Bununla birlikte, kullanılarak temsil edilebilir Knuth'un yukarı ok gösterimi
  • Rayo numarası en büyük isim numarası olduğu iddia edilen Agustín Rayo'nun adını taşıyan büyük bir sayıdır. Başlangıçta 26 Ocak 2007'de MIT'de bir "büyük sayıdaki düelloda" tanımlanmıştı.

Standartlaştırılmış yazı sistemi

Çok büyük sayıları yazmanın standart bir yolu, bunların artan sırayla kolayca sıralanmasına olanak tanır ve bir sayının diğerinden ne kadar büyük olduğu konusunda iyi bir fikir edinilebilir.

Sayıları bilimsel gösterimde karşılaştırmak için 5 × 10 deyin4 ve 2 × 105, önce üsleri karşılaştırın, bu durumda 5> 4, yani 2 × 105 > 5×104. Üsler eşitse mantis (veya katsayı) karşılaştırılmalıdır, dolayısıyla 5 × 104 > 2×104 çünkü 5> 2.

Tetrasyon baz 10 ile sırayı verir 10 numara güç kuleleri, bir işlevsel güç fonksiyonun (işlev aynı zamanda "-plex" sonekiyle de ifade edilir. googolplex, görmek Googol ailesi ).

Bunlar çok yuvarlak sayılardır ve her biri bir büyüklük sırası genel anlamda. Bir sayının ne kadar büyük olduğunu belirlemenin kaba bir yolu, bu sıradaki hangi iki sayı arasında olduğunu belirlemektir.

Daha doğrusu, aradaki sayılar şeklinde ifade edilebilir yani, 10'lu bir güç kulesi ve üstte bir sayı, muhtemelen bilimsel gösterimde, ör. arasında bir sayı ve (Bunu not et Eğer ). (Ayrıca bakınız tetrasyonun gerçek yüksekliklere genişletilmesi.)

Dolayısıyla googolplex

Başka bir örnek:

(arasında ve )

Bu nedenle, bir sayının "büyüklük sırası" (genellikle ifade edilenden daha büyük bir ölçekte), kaç kez (n) biri almak zorunda 1 ile 10 arasında bir sayı elde etmek için. Böylece sayı arasında ve . Açıklandığı gibi, bir sayının daha doğru bir açıklaması da bu sayının değerini 1 ile 10 arasında veya önceki sayıyı (logaritmayı bir kez daha az alarak) 10 ile 10 arasında belirtir.10veya sonraki, 0 ile 1 arasında.

Bunu not et

Yani bir sayı ise x bir temsil için çok büyük güç kulesini bir daha yükseğe çıkarabiliriz, x günlük ile10xveya bul x günlüğün alt kule gösteriminden10 tam sayının. Güç kulesi 10'dan farklı bir veya daha fazla sayı içerecekse, iki yaklaşım farklı sonuçlara yol açacaktır; bu, güç kulesini altta 10 ile genişletmenin, onu 10'dan 10 ile genişletmekle aynı olmadığı gerçeğine karşılık gelir. üst kısım (ancak, elbette, tüm güç kulesi 10'dan farklı, aynı sayıda kopyadan oluşuyorsa benzer açıklamalar geçerlidir).

Kulenin yüksekliği büyükse, büyük sayılar için çeşitli temsiller yüksekliğin kendisine uygulanabilir. Yükseklik sadece yaklaşık olarak verilirse, üstte bir değer vermek bir anlam ifade etmez, bu nedenle çift ok gösterimini kullanabiliriz, ör. . Çift oktan sonraki değerin kendisi çok büyük bir sayı ise, yukarıdakiler o değere özyinelemeli olarak uygulanabilir.

Örnekler:

(arasında ve )
(arasında ve )

Yukarıdakine benzer şekilde, üssü tam olarak verilmezse, sağda bir değer vermek mantıklı değildir ve güç gösterimini kullanmak yerine yapabiliriz , üsüne 1 ekle , yani ör. .

Üssü büyükse, büyük sayılar için çeşitli temsiller bu üssün kendisine uygulanabilir. Eğer bu üs tam olarak verilmezse, yine, sağda bir değer vermek bir anlam ifade etmiyor ve biz, iktidar gösterimini kullanmak yerine yapabiliriz. , üçlü ok operatörünü kullanın, ör. .

Üç ok operatörünün sağ taraftaki argümanı büyükse, yukarıdakiler ona uygulanır, bu nedenle örn. (arasında ve ). Bu yinelemeli olarak yapılabilir, böylece üçlü ok operatörünün gücüne sahip olabiliriz.

Yazılı daha yüksek sayıda ok içeren operatörlerle devam edebiliriz .

Bu gösterimi şununla karşılaştırın: hiper operatör ve Conway zincirleme ok gösterimi:

= ( abn ) = hiper (an + 2, b)

İlkinin bir avantajı, işlev olarak düşünüldüğünde b, bu işlevin güçleri için doğal bir gösterim vardır (tıpkı n oklar): . Örneğin:

= ( 10 → ( 10 → ( 10 → b → 2 ) → 2 ) → 2 )

ve sadece özel durumlarda uzun iç içe geçmiş zincir gösterimi azaltılır; için b = 1 şunu elde ederiz:

= ( 10 → 3 → 3 )

Beri b ayrıca çok büyük olabilir, genel olarak bir dizi güçle bir sayı yazıyoruz azalan değerleri ile n (tam olarak verilen tamsayı üsleri ile ) sonunda sıradan bilimsel gösterimde bir sayı ile. Ne zaman tam olarak verilemeyecek kadar büyük, değeri 1 ve sağındaki her şey artırılır yeniden yazılır.

Sayıları yaklaşık olarak açıklamak için, değerlerin azalan sırasından sapmalar n gerekli değildir. Örneğin, , ve . Böylece, bir sayının x o kadar büyük olabilir ki bir bakıma x ve 10x "neredeyse eşittir" (büyük sayıların aritmetiği için ayrıca aşağıya bakınız).

Yukarı okun üst simgesi büyükse, büyük sayılar için çeşitli temsiller bu üst simgeye uygulanabilir. Bu üst simge tam olarak verilmemişse, operatörü belirli bir güce yükseltmenin veya üzerinde etki ettiği değeri ayarlamanın bir anlamı yoktur. Sağda 10 gibi bir standart değer kullanabiliriz ve ifade şu şekilde azalır: yaklaşık olarak n. Bu tür numaralar için yukarı ok gösterimini kullanmanın avantajı artık geçerli değildir ve ayrıca zincir gösterimini de kullanabiliriz.

Yukarıdakiler bunun için yinelemeli olarak uygulanabilir nyani notasyonu alıyoruz ilk okun üst yazısında vb. veya iç içe geçmiş bir zincir gösterimimiz var, ör .:

(10 → 10 → (10 → 10 → ) ) =

Seviye sayısı uygun olamayacak kadar artarsa, bu sayıdaki seviyelerin sayı olarak yazıldığı bir gösterim kullanılır (çok sayıda ok yazmak yerine okun üst yazısını kullanmak gibi). Bir işlevi tanıtmak = (10 → 10 → n), bu seviyeler, f, forma bir sayı yazmamıza izin veriyor nerede m tam olarak verilir ve n, tam olarak verilebilen veya verilmeyen bir tamsayıdır (örneğin: ). Eğer n büyüktür, bunu ifade etmek için yukarıdakilerden herhangi birini kullanabiliriz. Bu sayıların "en yuvarlak" ı, formdakilerdir fm(1) = (10→10→m→ 2). Örneğin,

Tanımını karşılaştır Graham'ın numarası: 10 yerine 3 rakamını kullanır ve 64 ok seviyesi ve üstte 4 rakamı vardır; Böylece , ama aynı zamanda .

Eğer m içinde tam olarak vermek için çok büyük bir sabit kullanabiliriz n, Örneğin. n = 1 ve yukarıdakileri yinelemeli olarak myani, yukarı doğru okların seviyelerinin sayısı, üst simge şeklinde yukarı ok gösterimi, vb. ile temsil edilir. İşlevsel güç gösterimi kullanılarak f bu, birden çok seviye verir f. Bir işlevi tanıtmak bu seviyeler, işlevsel güçler haline gelir. g, forma bir sayı yazmamıza izin veriyor nerede m tam olarak verilir ve n, tam olarak verilebilen veya verilmeyen bir tamsayıdır. Elimizde (10 → 10 →m→3) = gm(1). Eğer n büyüktür, bunu ifade etmek için yukarıdakilerden herhangi birini kullanabiliriz. Benzer şekilde bir fonksiyon ekleyebiliriz hvb. Bu tür birçok işleve ihtiyacımız olursa, her seferinde yeni bir harf kullanmak yerine onları daha iyi numaralandırabiliriz, ör. alt simge olarak, formun numaralarını alıyoruz nerede k ve m tam olarak verilir ve n, tam olarak verilebilen veya verilmeyen bir tam sayıdır. Kullanma k= 1 için f yukarıda k= 2 için gvb, bizde (10 → 10 →nk) = . Eğer n büyüktür, bunu ifade etmek için yukarıdakilerden herhangi birini kullanabiliriz. Böylece iç içe geçmiş formlar elde ederiz nereye doğru gidiyor k azalır ve iç argüman olarak bir güçler dizisi azalan değerleri ile n (tüm bu sayılar tam olarak tam sayı olarak verilmiştir) sonunda sıradan bilimsel gösterimde bir sayı ile.

Ne zaman k tam olarak verilemeyecek kadar büyükse, ilgili sayı şu şekilde ifade edilebilir: =(10→10→10→n) yaklaşık n. Sıralamadan geçme sürecinin =(10→n) diziye =(10→10→n) ikinciden diziye geçmeye çok benzer =(10→10→10→n): zincir gösteriminde zincire bir eleman 10 eklemenin genel işlemidir; bu işlem tekrar tekrar edilebilir (ayrıca önceki bölüme bakın). Bu işlevin sonraki sürümlerinin numaralandırılması, işlevler kullanılarak bir sayı tanımlanabilir , iç içe sözlük düzeni ile q en önemli sayı, ancak azalan sırada q ve için k; iç argüman olarak bir dizi gücümüz var azalan değerleri ile n (tüm bu sayılar tam olarak tam sayı olarak verilmiştir) sonunda sıradan bilimsel gösterimde bir sayı ile.

Conway zincirleme ok gösteriminde yazılamayacak kadar büyük bir sayı için, bu zincirin uzunluğuna göre ne kadar büyük olduğunu açıklayabiliriz, örneğin sadece zincirdeki elemanlar 10'u kullanarak; başka bir deyişle, 10, 10 → 10, 10 → 10 → 10, dizisindeki konumunu belirtiyoruz .. Sıradaki konum bile büyük bir sayı ise aynı teknikleri bunun için tekrar uygulayabiliriz.

Örnekler

Ondalık gösterimde ifade edilebilen sayılar:

  • 22 = 4
  • 222 = 2 ↑↑ 3 = 16
  • 33 = 27
  • 44 = 256
  • 55 = 3,125
  • 66 = 46,656
  • = 2 ↑↑ 4 = 2↑↑↑3 = 65,536
  • 77 = 823,543
  • 106 = 1.000.000 = 1 milyon
  • 88 = 16,777,216
  • 99 = 387,420,489
  • 109 = 1.000.000.000 = 1 milyar
  • 1010 = 10,000,000,000
  • 1012 = 1.000.000.000.000 = 1 trilyon
  • 333 = 3 ↑↑ 3 = 7,625,597,484,987 ≈ 7.63 × 1012
  • 1015 = 1.000.000.000.000.000 = 1 milyon milyar = 1 katrilyon

Bilimsel gösterimde ifade edilebilen sayılar:

  • Yaklaşık gözlemlenebilir evrendeki atom sayısı = 1080 = 100,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000
  • googol = 10100 = 10,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000
  • 444 = 4 ↑↑ 3 = 2512 ≈ 1.34 × 10154 ≈ (10 ↑)2 2.2
  • Yaklaşık sayı Planck hacimleri gözlemlenebilirin hacmini oluşturmak Evren = 8.5 × 10184
  • 555 = 5 ↑↑ 3 = 53125 ≈ 1.91 × 102184 ≈ (10 ↑)2 3.3
  • 666 = 6 ↑↑ 3 ≈ 2.66 × 1036,305 ≈ (10 ↑)2 4.6
  • 777 = 7 ↑↑ 3 ≈ 3.76 × 10695,974 ≈ (10 ↑)2 5.8
  • 888 = 8 ↑↑ 3 ≈ 6.01 × 1015,151,335 ≈ (10 ↑)2 7.2
  • , 50 ve Ocak 2018 itibariyle bilinen en büyük Mersenne asal.
  • 999 = 9 ↑↑ 3 ≈ 4.28 × 10369,693,099 ≈ (10 ↑)2 8.6
  • 101010 =10 ↑↑ 3 = 1010,000,000,000 = (10 ↑)3 1

(10 ↑) ile ifade edilebilen sayılarn k gösterim:

  • googolplex =
  • 10 ↑↑ 5 = (10 ↑)5 1
  • 3 ↑↑ 6 ≈ (10 ↑)5 1.10
  • 2 ↑↑ 8 ≈ (10 ↑)5 4.3
  • 10 ↑↑ 6 = (10 ↑)6 1
  • 10 ↑↑↑ 2 = 10 ↑↑ 10 = (10 ↑)10 1
  • 2 ↑↑↑↑ 3 = 2 ↑↑↑ 4 = 2 ↑↑ 65,536 ≈ (10 ↑)65,533 4,3, 10 ↑↑ 65,533 ile 10 ↑↑ 65,534 arasındadır

Daha büyük sayılar:

  • 3 ↑↑↑ 3 = 3 ↑↑ (3 ↑↑ 3) ≈ 3 ↑↑ 7.6 × 1012 ≈ 10 ↑↑ 7.6 × 1012 arasında (10 ↑↑)2 2 ve (10 ↑↑)2 3
  • = ( 10 → 3 → 3 )
  • = ( 10 → 4 → 3 )
  • = ( 10 → 5 → 3 )
  • = ( 10 → 6 → 3 )
  • = ( 10 → 7 → 3 )
  • = ( 10 → 8 → 3 )
  • = ( 10 → 9 → 3 )
  • = ( 10 → 2 → 4 ) = ( 10 → 10 → 3 )
  • Tanımındaki ilk terim Graham'ın numarası, g1 = 3 ↑↑↑↑ 3 = 3 ↑↑↑ (3 ↑↑↑ 3) ≈ 3 ↑↑↑ (10 ↑↑ 7.6 × 1012) ≈ 10 ↑↑↑ (10 ↑↑ 7.6 × 1012) (10 ↑↑↑) arasındadır2 2 ve (10 ↑↑↑)2 3 (Bkz. Graham'ın sayısı # Büyüklük )
  • = (10 → 3 → 4)
  • = ( 4 → 4 → 4 )
  • = ( 10 → 4 → 4 )
  • = ( 10 → 5 → 4 )
  • = ( 10 → 6 → 4 )
  • = ( 10 → 7 → 4 )
  • = ( 10 → 8 → 4 )
  • = ( 10 → 9 → 4 )
  • = ( 10 → 2 → 5 ) = ( 10 → 10 → 4 )
  • ( 2 → 3 → 2 → 2 ) = ( 2 → 3 → 8 )
  • ( 3 → 2 → 2 → 2 ) = ( 3 → 2 → 9 ) = ( 3 → 3 → 8 )
  • ( 10 → 10 → 10 ) = ( 10 → 2 → 11 )
  • ( 10 → 2 → 2 → 2 ) = ( 10 → 2 → 100 )
  • ( 10 → 10 → 2 → 2 ) = ( 10 → 2 → ) =
  • Graham sayısının tanımındaki ikinci terim, g2 = 3 ↑g1 3 > 10 ↑g1 – 1 10.
  • ( 10 → 10 → 3 → 2 ) = (10 → 10 → (10 → 10 → ) ) =
  • g3 = (3 → 3 → g2) > (10 → 10 → g2 – 1) > (10 → 10 → 3 → 2)
  • g4 = (3 → 3 → g3) > (10 → 10 → g3 – 1) > (10 → 10 → 4 → 2)
  • ...
  • g9 = (3 → 3 → g8) (10 → 10 → 9 → 2) ile (10 → 10 → 10 → 2) arasındadır
  • ( 10 → 10 → 10 → 2 )
  • g10 = (3 → 3 → g9) (10 → 10 → 10 → 2) ile (10 → 10 → 11 → 2) arasındadır
  • ...
  • g63 = (3 → 3 → g62) (10 → 10 → 63 → 2) ile (10 → 10 → 64 → 2) arasındadır
  • ( 10 → 10 → 64 → 2 )
  • Graham'ın numarası, g64[9]
  • ( 10 → 10 → 65 → 2 )
  • ( 10 → 10 → 10 → 3 )
  • ( 10 → 10 → 10 → 4 )
  • ( 10 → 10 → 10 → 10 )
  • ( 10 → 10 → 10 → 10 → 10 )
  • ( 10 → 10 → 10 → 10 → 10 → 10 )
  • (10 → 10 → 10 → 10 → 10 → 10 → 10 → ... → 10 → 10 → 10 → 10 → 10 → 10 → 10 → 10) burada (10 → 10 → 10) "10"

Diğer gösterimler

Çok büyük sayılar için bazı gösterimler:

Bu gösterimler esasen tamsayı değişkenlerinin işlevleridir ve bu tamsayılarla çok hızlı artar. Giderek daha hızlı artan işlevler, bu işlevleri bağımsız değişken olarak büyük tam sayılarla uygulayarak özyinelemeli olarak kolayca oluşturulabilir.

Dikey asimptotlu bir işlev, çok büyük bir sayıyı tanımlamada yardımcı olmaz, ancak işlev çok hızlı artar: kişi asimptota çok yakın bir argüman tanımlamalıdır, yani çok küçük bir sayı kullanmalı ve bir oluşturmaya eşdeğer bir yapı oluşturmalıdır. çok büyük sayı, örneğin karşılıklı.

Temel değerlerin karşılaştırılması

Aşağıdaki, 10 tabanından farklı bir tabanın etkisini gösterir, 100 tabanı. Aynı zamanda sayıların ve aritmetiğin temsillerini de gösterir.

, taban 10 ile üs ikiye katlanır.

, aynen.

, en yüksek üs iki katından çok az fazladır (günlük102).

  • (bu nedenle eğer n büyük, bunu söylemek adil görünüyor "yaklaşık olarak eşittir" )
  • (karşılaştırmak ; bu yüzden eğer n büyük, bunu söylemek adil görünüyor "yaklaşık olarak eşittir" )
  • (karşılaştırmak )
  • (karşılaştırmak )
  • (karşılaştırmak ; Eğer n büyük bu "yaklaşık olarak" eşittir)

Doğruluk

Bir numara için , bir birim değişiklik n sonucu 10 faktör ile değiştirir. , 6.2 ile, anlamlı rakamlar kullanılarak uygun yuvarlama sonucu, üssün gerçek değeri 50 daha az veya 50 daha fazla olabilir. Dolayısıyla sonuç bir faktör olabilir çok büyük veya çok küçük. Bu, son derece zayıf bir doğruluk gibi görünmektedir, ancak bu kadar büyük bir sayı için adil olarak kabul edilebilir (çok sayıda büyük bir hata "nispeten küçük" olabilir ve bu nedenle kabul edilebilir).

Çok büyük sayılar için

Oldukça büyük bir sayının yaklaşık olması durumunda, göreceli hata büyük olabilir, ancak yine de sayıları "büyüklük olarak birbirine yakın" olarak düşünmek istediğimiz bir anlam olabilir. Örneğin, düşünün

ve

Göreceli hata

büyük bir göreceli hata. Bununla birlikte, göreli hatayı da dikkate alabiliriz logaritmalar; bu durumda, logaritmalar (10 tabanına) 10 ve 9'dur, dolayısıyla logaritmalardaki göreceli hata sadece% 10'dur.

Mesele şu ki üstel fonksiyonlar göreli hataları büyük ölçüde büyütür - eğer a ve b küçük bir göreceli hatası var,

ve

göreceli hata daha büyüktür ve

ve

daha da büyük bir göreceli hatası olacaktır. O zaman soru şu hale gelir: hangi yinelenmiş logaritma düzeyinde iki sayıyı karşılaştırmak istiyoruz? Düşünmek isteyebileceğimiz bir anlam var

ve

"büyüklükte yakın" olmak. Bu iki sayı arasındaki göreceli hata büyüktür ve logaritmaları arasındaki göreli hata hala büyüktür; ancak, ikinci yinelenen logaritmalarındaki göreceli hata küçüktür:

ve

Yinelenen logaritmaların bu tür karşılaştırmaları yaygındır, örn. analitik sayı teorisi.

Yaklaşık aritmetik

Çok büyük sayılarda gerçekleştirilen olağan aritmetik işlemlerle ilgili bazı genel kurallar vardır:

  • Çok büyük iki sayının toplamı ve çarpımı büyük olana "yaklaşık olarak" eşittir.

Dolayısıyla:

  • Çok büyük bir kuvvete yükseltilen çok büyük bir sayı, aşağıdaki iki değerden büyük olanına "yaklaşık olarak" eşittir: birinci değer ve ikincinin üssüne 10. Örneğin, çok büyük n için elimizde (bkz. ör. mega hesaplama ) ve ayrıca . Böylece , görmek masa.

Sistematik olarak daha hızlı artan diziler oluşturmak

Kesin olarak artan bir tamsayı dizisi / işlevi verildiğinde (n≥1) daha hızlı büyüyen bir dizi oluşturabiliriz (burada üst simge n gösterir ninci işlevsel güç ). Bu, herhangi bir sayıda tekrarlanabilir. , her bir dizi kendisinden öncekinden çok daha hızlı büyüyor. Sonra tanımlayabiliriz , herhangi birinden çok daha hızlı büyüyen sonlu için k (burada ω ilk sonsuzdur sıra numarası, tüm sonlu sayıların sınırını temsil eden k). Bu temeldir hızlı büyüyen hiyerarşi İndeksleme alt simgesinin her zamankinden daha büyük sıra sayılarına genişletildiği işlevler.

Örneğin, f0(n) = n + 1:

  • f1(n) = f0n(n) = n + n = 2n
  • f2(n) = f1n(n) = 2nn > (2 ↑) n n ≥ 2 için (kullanarak Knuth yukarı ok gösterimi )
  • f3(n) = f2n(n) > (2 ↑)n n ≥ 2 ↑2 n için n ≥ 2
  • fk+1(n) > 2 ↑k n için n ≥ 2, k
  • fω(n) = fn(n) > 2 ↑n – 1 n > 2 ↑n − 2 (n + 3) − 3 = Bir(n, n) için n ≥ 2, nerede Bir ... Ackermann işlevi (olan fω tek versiyondur)
  • fω + 1(64) > fω64(6) > Graham'ın numarası (= g64 tarafından tanımlanan sırayla g0 = 4, gk+1 = 3 ↑gk 3)
    • Bunu not ederek izler fω(n) > 2 ↑n – 1 n > 3 ↑n – 2 3 + 2 ve dolayısıyla fω(gk + 2) > gk+1 + 2
  • fω(n) > 2 ↑n – 1 n = (2 → nn-1) = (2 → nn-1 → 1) (kullanarak Conway zincirleme ok gösterimi )
  • fω + 1(n) = fωn(n) > (2 → nn-1 → 2) (çünkü eğer gk(n) = X → nk sonra X → nk+1 = gkn(1))
  • fω +k(n) > (2 → nn-1 → k+1) > (nnk)
  • fω2(n) = fω +n(n) > (nnn) = (nnn→ 1)
  • fω2 +k(n) > (nnnk)
  • fω3(n) > (nnnn)
  • fωk(n) > (nn → ... → nn) (Zinciri k+1 n 's)
  • fω2(n) = fωn(n) > (nn → ... → nn) (Zinciri n+1 n 's)

Bazı hesaplanamayan dizilerde

meşgul kunduz işlev Σ, herhangi bir işlevden daha hızlı büyüyen bir işlev örneğidir. hesaplanabilir işlevi. Nispeten küçük girdiler için bile değeri çok büyük. Σ (n) için n = 1, 2, 3, 4 1, 4, 6, 13'tür (sıra A028444 içinde OEIS ). Σ (5) bilinmiyor ama kesinlikle ≥ 4098. Σ (6) en az 3.5 × 1018267.

Sonsuz sayılar

Yukarıda tartışılan tüm sayılar çok büyük olmasına rağmen, hepsi hala kesin olarak sonlu. Matematiğin belirli alanları sonsuz ve sonsuz sayılar. Örneğin, aleph-null ... kardinalite of sonsuz küme nın-nin doğal sayılar, ve alef-bir bir sonraki en büyük kardinal sayıdır. ... gerçeklerin önemi. Önerisi olarak bilinir süreklilik hipotezi.

Hükümetlerle ilgili olarak

Büyük sayılar, "her yerde bulunan" istatistik odaklı düşünmenin "merkezinde yer almıştır. modern toplum. " İle başlayan 17. yüzyıl olasılık teorisi, İstatistik gelişti ve her ikisinin ayrılmaz bir parçası oldu devlet bilgi ve güç. Modern hükümetler ile matematiksel eserler arasında hem devletin görevlerini dikte eden hem de başarılarını ölçen karmaşık bir karşılıklılık vardır. Bu araçlar şunları içerir: ekonomi, matematiksel istatistikler, tıbbi istatistikler, olasılık, Psikoloji, sosyoloji, ve anketler. Bunlar uygulanmasına yol açtı Ekonometri modern zamanlarda.[10]

Illinois Senatör Everett Dirksen "Burada bir milyar, orada bir milyar, çok yakında, gerçek paradan bahsediyorsunuz." Sözün doğrudan kaydı olmamasına rağmen,[11] göründüğü sırada yaptığına inanılıyor Johnny Carson Başrollü Tonight Show. (Görmek Everett Dirksen'in Vikisözleri.)

Ayrıca bakınız

Referanslar

  1. ^ Bir Milyon Şey: Görsel Bir Ansiklopedi
  2. ^ «Büyük sayılarla ilgili çalışmaya googology denir»
  3. ^ Bianconi, Eva; Piovesan, Allison; Facchin, Federica; Beraudi, Alina; Casadei, Raffaella; Frabetti, Flavia; Vitale, Lorenza; Pelleri, Maria Chiara; Tassani, Simone (Kasım-Aralık 2013). "İnsan vücudundaki hücre sayısının tahmini". İnsan Biyolojisi Yıllıkları. 40 (6): 463–471. doi:10.3109/03014460.2013.807878. ISSN  1464-5033. PMID  23829164.
  4. ^ Shannon, Claude (Mart 1950). "XXII. Satranç Oynamak İçin Bir Bilgisayar Programlama" (PDF). Felsefi Dergisi. Seri 7. 41 (314). Arşivlenen orijinal (PDF) 2010-03-15 tarihinde. Alındı 2019-01-25.
  5. ^ Evrendeki Atomlar. Bugün Evren. 30-07-2009. Erişim tarihi: 02-03-13.
  6. ^ Kara Deliklerde ve / veya Bilinçli Varlıklarda Bilgi Kaybı ?, Don N.Sayfa, Isı Çekirdeği Teknikleri ve Kuantum Yerçekimi (1995), S. A. Fulling (ed), s. 461. Matematikte Söylemler ve Uygulamaları, No. 4, Texas A&M University Department of Mathematics. arXiv:hep-th / 9411193. ISBN  0-9630728-3-8.
  7. ^ Googolplex Nasıl Edinilir
  8. ^ Carl Sagan, 'Wonder and Skepticism' CSICOP 1994 açılış konuşması olan Skeptical Inquirer'dan daha fazla soru alıyor Arşivlendi 21 Aralık 2016, Wayback Makinesi
  9. ^ Önceki değerle karşılaştırmaya gelince: , bu nedenle 64 adıma 4 yerine 1 ile başlamak, 3 rakamlarını 10 ile değiştirmeyi telafi eder
  10. ^ Desrosières, Alain; Naish, Camille, Translator (15 Eylül 2002). Büyük Sayıların Siyaseti: İstatistiksel Akıl Yürütmenin Tarihi (Ciltsiz kitap). Cambridge, Massachusetts: Harvard Üniversitesi Yayınları. ISBN  9780674009691.
  11. ^ "Burada Bir Milyar, Orada Bir Milyar ...", Dirksen Merkezi. (arşivlendi orijinal 2004-08-16 tarihinde)