テトレーションの微分
テトレーションの微分
\(n\in\mathbb{N}_{0}\)とする。
\[ \frac{d}{dz}\left(z\uparrow^{2}n\right)=\frac{1}{z}\sum_{k=1}^{n}\left(\log^{k-1}z\right)\prod_{j=n-k}^{n}\left(z\uparrow^{2}j\right) \]
\(n\in\mathbb{N}_{0}\)とする。
\[ \frac{d}{dz}\left(z\uparrow^{2}n\right)=\frac{1}{z}\sum_{k=1}^{n}\left(\log^{k-1}z\right)\prod_{j=n-k}^{n}\left(z\uparrow^{2}j\right) \]
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\(z\uparrow^{2}n\)はクヌースの矢印表記\begin{align*}
\frac{d}{dz}\left(z\uparrow^{2}n\right) & =\frac{d}{dz}\left(z\uparrow z\uparrow^{2}\left(n-1\right)\right)\\
& =\frac{d}{dz}\left(z^{z\uparrow^{2}\left(n-1\right)}\right)\\
& =z\uparrow^{2}\left(n-1\right)z^{z\uparrow^{2}\left(n-1\right)-1}+\log z\cdot z^{z\uparrow^{2}\left(n-1\right)}\frac{d}{dz}z\uparrow^{2}\left(n-1\right)\\
& =z\uparrow^{2}\left(n-1\right)\cdot z\uparrow^{2}n\cdot z^{-1}+\log z\cdot z\uparrow^{2}n\frac{d}{dz}z\uparrow^{2}\left(n-1\right)\\
& =\log^{n}z\left(\prod_{j=1}^{n}z\uparrow^{2}j\right)\sum_{k=1}^{n}\left\{ \left(\prod_{j=1}^{k}\frac{1}{\log z\cdot z\uparrow^{2}j}\right)\frac{d}{dz}\left(z\uparrow^{2}k\right)-\left(\prod_{j=1}^{k-1}\frac{1}{\log z\cdot z\uparrow^{2}j}\right)\frac{d}{dz}z\uparrow^{2}\left(k-1\right)\right\} \\
& =\log^{n}z\left(\prod_{j=1}^{n}z\uparrow^{2}j\right)\sum_{k=1}^{n}\left\{ \left(\prod_{j=1}^{k}\frac{1}{\log z\cdot z\uparrow^{2}j}\right)z\uparrow^{2}\left(k-1\right)\cdot z\uparrow^{2}k\cdot z^{-1}\right\} \\
& =\log^{n}z\left(\prod_{j=1}^{n}z\uparrow^{2}j\right)\sum_{k=1}^{n}\left\{ \frac{1}{\log^{k}z}\left(\prod_{j=1}^{k-2}\frac{1}{z\uparrow^{2}j}\right)\cdot z^{-1}\right\} \\
& =\frac{1}{z}\sum_{k=1}^{n}\left(\log^{n-k}z\right)\left(\prod_{j=k-1}^{n}z\uparrow^{2}j\right)\\
& =\frac{1}{z}\sum_{k=0}^{n-1}\left(\log^{k}z\right)\left(\prod_{j=n-k-1}^{n}z\uparrow^{2}j\right)\\
& =\frac{1}{z}\sum_{k=1}^{n}\left(\log^{k-1}z\right)\left(\prod_{j=n-k}^{n}z\uparrow^{2}j\right)
\end{align*}
ページ情報
タイトル | テトレーションの微分 |
URL | https://www.nomuramath.com/v7901c0r/ |
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コンウェイのチェーン表記の定義
\[
X\rightarrow\left(a+1\right)\rightarrow\left(b+1\right)=X\rightarrow\left\{ X\rightarrow a\rightarrow\left(b+1\right)\right\} \rightarrow b
\]
2年生の夢(高さ2のテトレーションの0から1までの定積分)
\[
\int_{0}^{1}\frac{1}{x^{x}}dx=\sum_{k=1}^{\infty}\frac{1}{k^{k}}
\]
ハイバー演算子の基本的な値
\[
H_{n}\left(0,a\right)=\begin{cases}
a+1 & n=0\\
a & n=1\\
0 & n=2\\
\delta_{0a} & n=3\\
\delta_{0,\mod\left(a,2\right)} & n=4,5,\cdots
\end{cases}
\]
ハイバー演算子とクヌースの矢印表記の関係
\[
H_{n}\left(a,b\right)=a\uparrow^{n-2}b\;,\;n\in\mathbb{Z}
\]