YaChudo

Тетрація

Переглядів: 0. Оновлено 10.10.2026.

Тетрація (суперстепінь, гіпер-4) — ітераційна операція піднесення до степеня; гіпероператор наступний після піднесення до степеня. Застосовується для опису великих чисел.

Термін тетрація, складається зі слів тетра- (чотири) та ітерація, був вперше застосований англійським математиком Рубеном Гудштейном в 1947 році

Тетрація як гіпероператор 4

lim n → ∞ x n {\displaystyle \lim _{n\rightarrow \infty }x^{\frac {n}{}}} Нескінченне піднесення до степеня

Тетрація є четвертою по рахунку гіпероперацією.

  1. додавання:
    a + n = a + 1 + 1 + ⋯ + 1 ⏟ n {\displaystyle a+n=a+\underbrace {1+1+\cdots +1} _{n}}
  2. множення:
    a × n = a + a + ⋯ + a ⏟ n {\displaystyle a\times n=\underbrace {a+a+\cdots +a} _{n}}
  3. піднесення до степеня:
    a n = a × a × ⋯ × a ⏟ n {\displaystyle a^{n}=\underbrace {a\times a\times \cdots \times a} _{n}}
  4. тетрація:
    n a = a a ⋅ ⋅ a ⏟ n {\displaystyle {^{n}a}=\underbrace {a^{a^{\cdot ^{\cdot ^{a}}}}} _{n}}
  5. пентація:
    n a = a ⋅ ⋅ a a ⏟ n {\displaystyle {_{n}a}=\underbrace {^{^{^{^{a}\cdot }\cdot }a}a} _{n}}

Кожна наступна операція представлена як ітерація попередньої.

Властивості

4 2 = 2 ( 2 ( 2 2 ) ) ≠ ( ( 2 2 ) 2 ) 2 = 2 2 ⋅ 2 ⋅ 2 {\displaystyle ^{4}2=2^{{\Big (}2^{\left(2^{2}\right)}{\Big )}}\neq \left({\left(2^{2}\right)}^{2}\right)^{2}=2^{2\cdot 2\cdot 2}}

Термінологія

Термін
a a ⋅ ⋅ a a {\displaystyle a^{a^{\cdot ^{\cdot ^{a^{a}}}}}} Тетрація
a a ⋅ ⋅ a x {\displaystyle a^{a^{\cdot ^{\cdot ^{a^{x}}}}}} Ітеративна експонента
a 1 a 2 ⋅ ⋅ a n {\displaystyle a_{1}^{a_{2}^{\cdot ^{\cdot ^{a_{n}}}}}} Вкладена експонента (вежа)
a 1 a 2 a 3 ⋅ ⋅ ⋅ {\displaystyle a_{1}^{a_{2}^{a_{3}^{\cdot ^{\cdot ^{\cdot }}}}}} Нескінченна експонента (вежа)

Позначення

Система Позначення Пояснення
Стандартний запис n a {\displaystyle \,{}^{n}a}
Ітеративна експонента exp a n ⁡ ( 1 ) {\displaystyle \exp _{a}^{n}(1)}
Гіпероператор a ( 4 ) n , hyper 4 ⁡ ( a , n ) {\displaystyle a^{(4)}n,\,\operatorname {hyper} _{4}(a,n)}
Нотація Кнута   a ↑↑ n {\displaystyle ~a{\uparrow \uparrow }n} стрілка Кнута
Нотація Конвея   a → n → 2 {\displaystyle ~a\rightarrow n\rightarrow 2} ланцюжок Конвея
Функція Акермана n 2 = A ⁡ ( 4 , n − 3 ) + 3 {\displaystyle ^{n}2=\operatorname {A} (4,n-3)+3} тільки для випадку a = 2
ASCII запис a^^n варіант стрілки Кнута

Границя

Тетрацію при показникові прямуючому до нескінченності обчислюють як границю.

Наприклад, границя 2 2 2 ⋅ ⋅ ⋅ {\displaystyle {\sqrt {2}}^{{\sqrt {2}}^{{\sqrt {2}}^{\cdot ^{\cdot ^{\cdot }}}}}} рівна 2.

Це можна узагальнити аж на комплексні числа:

∞ z = z z ⋅ ⋅ ⋅ = W ( − ln ⁡ z ) − ln ⁡ z {\displaystyle {}^{\infty }z=z^{z^{\cdot ^{\cdot ^{\cdot }}}}={\frac {\mathrm {W} (-\ln {z})}{-\ln {z}}}}

де W(z) — W-функція Ламберта.

Обернені функції

Оберненими функціями до тетрації є суперкорінь та суперлогарифм. Квадратний суперкорінь   s s r t ( x ) {\displaystyle ~\mathrm {ssrt} (x)} є оберненою функцією до x x {\displaystyle x^{x}}  :

s s q r t ( x ) = e W ( l n ( x ) ) = l n ( x ) W ( l n ( x ) ) {\displaystyle \mathrm {ssqrt} (x)=e^{W(\mathrm {ln} (x))}={\frac {\mathrm {ln} (x)}{W(\mathrm {ln} (x))}}}

Для натуральних чисел n > 2, функція nx визначена та зростаюча при x ≥ 1, тому n-ий суперкорінь існує при x ≥ 1.

Тетрація xa неперервно зростає по x, тому суперлогарифм визначений для всіх дійсних x при a > 1.

  s l o g a x a = x {\displaystyle ~\mathrm {slog} _{a}{^{x}a}=x}
  s l o g a a x = 1 + s l o g a x {\displaystyle ~\mathrm {slog} _{a}a^{x}=1+\mathrm {slog} _{a}x}
  s l o g a x = 1 + s l o g a log a ⁡ x {\displaystyle ~\mathrm {slog} _{a}x=1+\mathrm {slog} _{a}\log _{a}x}
  s l o g a x > − 2 {\displaystyle ~\mathrm {slog} _{a}x>-2}

Див. також

Посилання

Джерело: стаття у Вікіпедії та історія редагувань (автори).