שלושת הערכים הראשונים של הביטוי x [5]2. הערך של 3[5]2 הוא בערך 7.626 × 10 12 ; ערכים עבור x גבוה יותר, כגון 4[5]2, שזה בערך 2.361 × 10 8.072 × 10 153 גדולים מדי מכדי להופיע בגרף.
במתמטיקה , פנטציה (או היפר-5 ) היא ההיפר-פעולה הבאה אחרי הטטרציה ולפני ההקסציה. היא מוגדרת כטטרציה חוזרת , בדיוק כפי שטטרציה היא חזקה חוזרת[ 1] זוהי פעולה בינארית המוגדרת עם שני מספרים a ו-b , כאשר עושים a בטטרציית עצמו b פעמים. לדוגמה, שימוש בסימון היפר-פעולות עבור פנטציה וטטרציה,
2
[
5
]
3
{\displaystyle 2[5]3}
פירושו 2 בטטרציית עצמו פעמיים, או
2
[
4
]
(
2
[
4
]
2
)
{\displaystyle 2[4](2[4]2)}
. לאחר מכן ניתן לצמצם זאת ל
2
[
4
]
(
2
2
)
=
2
[
4
]
4
=
2
2
2
2
=
2
2
4
=
2
16
=
65
,
536.
{\displaystyle 2[4](2^{2})=2[4]4=2^{2^{2^{2}}}=2^{2^{4}}=2^{16}=65,536.}
את המילה "פנטציה" טבע ראובן גודשטיין ב-1947 כהלחם מילים פנטה (חמש) ואיטרציה. זה חלק מתוכנית השמות הכללית שלו עבור היפר-פעולות. [ 2]
אין הסכמה לגבי הסימון של פנטציה; ישנן דרכים רבות ושונות לכתוב את פעולת הפנטציה. עם זאת, חלקם נפוצים יותר מאחרים, ולחלקם יתרונות או חסרונות ברורים בהשוואה לאחרים.
אפשר לכתוב פנטציה, כמו שכותבים היפר-פעולות פעולות אחרות, למשל:
a
[
5
]
b
{\displaystyle a[5]b}
= a בטטרצית a כך שכמות הפעמים שיש a בתרגיל הזה שווה ל-b, והחמש בסוגריים המסולסלות מסמן שזה פנטציה.
בסימון החץ למעלה,
a
[
5
]
b
{\displaystyle a[5]b}
מיוצג כ
a
↑↑↑
b
{\displaystyle a\uparrow \uparrow \uparrow b}
אוֹ
a
↑
3
b
{\displaystyle a\uparrow ^{3}b}
. בסימון זה,
a
↑
b
{\displaystyle a\uparrow b}
מייצג חזקה ו-
a
↑↑
b
{\displaystyle a\uparrow \uparrow b}
מייצג טטרציה. ניתן להתאים את הפעולה בקלות לחזקה וטטרציה על ידי שינוי כמות החצים.
בסימון חץ משורשר,
a
[
5
]
b
=
a
→
b
→
3
{\displaystyle a[5]b=a\rightarrow b\rightarrow 3}
. [ 3]
סימון מוצע נוסף הוא
b
a
{\displaystyle {_{b}a}}
, אם כי זה לא ניתבה לפעולות היפר-ניתוח גבוהות יותר. [ 4]
ניתן לקבל את ערכי פונקציית הפנטציה גם מהערכים בשורה הרביעית בטבלת הערכים של גרסה של פונקציית אקרמן : אם
A
(
n
,
m
)
{\displaystyle A(n,m)}
מוגדר על ידי הישנות אקרמן
A
(
m
−
1
,
A
(
m
,
n
−
1
)
)
{\displaystyle A(m-1,A(m,n-1))}
עם התנאים ההתחלתיים
A
(
1
,
n
)
=
a
n
{\displaystyle A(1,n)=an}
ו
A
(
m
,
1
)
=
a
{\displaystyle A(m,1)=a}
, לאחר מכן
a
[
5
]
b
=
A
(
4
,
b
)
{\displaystyle a[5]b=A(4,b)}
. [ 5]
כמו טטרציה, פעולת הבסיס שלו, פנטציה לא הורחבה לגבהים שאינם שלמים, pentation
a
[
5
]
b
{\displaystyle a[5]b}
מוגדר כרגע רק עבור ערכים שלמים של a ו- b שבהם a > 0 ו- b ≥ −2, ועוד כמה ערכי מספר שלמים שעשויים להיות מוגדרים באופן ייחודי. כמו בכל פעולות יתר מסדר 3 ( אקספונציה ) ומעלה, לפנטציה יש את המקרים הטריוויאליים (זהויות) הבאים שמתקיימים עבור כל הערכים של a ו- b בתחום שלו:
1
[
5
]
b
=
1
{\displaystyle 1[5]b=1}
a
[
5
]
1
=
a
{\displaystyle a[5]1=a}
a
[
5
]
2
=
a
[
4
]
a
{\displaystyle a[5]2=a[4]a}
a
[
5
]
0
=
1
{\displaystyle a[5]0=1}
a
[
5
]
(
−
1
)
=
0
{\displaystyle a[5](-1)=0}
a
[
5
]
(
−
2
)
=
−
1
{\displaystyle a[5](-2)=-1}
a
[
5
]
(
b
+
1
)
=
a
[
4
]
(
a
[
5
]
b
)
{\displaystyle a[5](b+1)=a[4](a[5]b)}
מלבד המקרים הטריוויאליים המוצגים לעיל, פנטציה מייצרת מספרים גדולים מאוד במהירות רבה, כך שיש רק מקרים בודדים שאינם טריוויאליים המייצרים מספרים שניתן לכתוב בסימון קונבנציונלי, כפי שמודגם להלן:
2
[
5
]
2
=
2
[
4
]
2
=
2
2
=
4
{\displaystyle 2[5]2=2[4]2=2^{2}=4}
2
[
5
]
3
=
2
[
4
]
(
2
[
5
]
2
)
=
2
[
4
]
(
2
[
4
]
2
)
=
2
[
4
]
4
=
2
2
2
2
=
2
2
4
=
2
16
=
65
,
536
{\displaystyle 2[5]3=2[4](2[5]2)=2[4](2[4]2)=2[4]4=2^{2^{2^{2}}}=2^{2^{4}}=2^{16}=65,536}
2
[
5
]
4
=
2
[
4
]
(
2
[
5
]
3
)
=
2
[
4
]
(
2
[
4
]
(
2
[
4
]
2
)
)
=
2
[
4
]
(
2
[
4
]
4
)
=
2
[
4
]
65
,
536
=
2
2
2
⋅
⋅
⋅
2
(a power tower of height 65,536)
≈
exp
10
65
,
533
(
4.29508
)
{\displaystyle 2[5]4=2[4](2[5]3)=2[4](2[4](2[4]2))=2[4](2[4]4)=2[4]65,536=2^{2^{2^{\cdot ^{\cdot ^{\cdot ^{2}}}}}}{\mbox{ (a power tower of height 65,536) }}\approx \exp _{10}^{65,533}(4.29508)}
(מוצג כאן בתווי אקספוננציאלי חוזר מכיוון שהוא גדול מדי מכדי להיכתב בסימון קונבנציונלי. הערה
exp
10
(
n
)
=
10
n
{\displaystyle \exp _{10}(n)=10^{n}}
)
2
[
5
]
5
=
2
[
4
]
(
2
[
5
]
4
)
=
2
[
4
]
(
2
[
4
]
(
2
[
4
]
(
2
[
4
]
2
)
)
)
=
2
[
4
]
(
2
[
4
]
(
2
[
4
]
4
)
)
=
2
[
4
]
(
2
[
4
]
65
,
536
)
=
2
2
2
⋅
⋅
⋅
2
(a power tower of height 2[4]65,536)
≈
exp
10
2
[
4
]
65
,
536
−
3
(
4.29508
)
{\displaystyle 2[5]5=2[4](2[5]4)=2[4](2[4](2[4](2[4]2)))=2[4](2[4](2[4]4))=2[4](2[4]65,536)=2^{2^{2^{\cdot ^{\cdot ^{\cdot ^{2}}}}}}{\mbox{ (a power tower of height 2[4]65,536) }}\approx \exp _{10}^{2[4]65,536-3}(4.29508)}
3
[
5
]
2
=
3
[
4
]
3
=
3
3
3
=
3
27
=
7
,
625
,
597
,
484
,
987
{\displaystyle 3[5]2=3[4]3=3^{3^{3}}=3^{27}=7,625,597,484,987}
3
[
5
]
3
=
3
[
4
]
(
3
[
5
]
2
)
=
3
[
4
]
(
3
[
4
]
3
)
=
3
[
4
]
7
,
625
,
597
,
484
,
987
=
3
3
3
⋅
⋅
⋅
3
(a power tower of height 7,625,597,484,987)
≈
exp
10
7
,
625
,
597
,
484
,
986
(
1.09902
)
{\displaystyle 3[5]3=3[4](3[5]2)=3[4](3[4]3)=3[4]7,625,597,484,987=3^{3^{3^{\cdot ^{\cdot ^{\cdot ^{3}}}}}}{\mbox{ (a power tower of height 7,625,597,484,987) }}\approx \exp _{10}^{7,625,597,484,986}(1.09902)}
3
[
5
]
4
=
3
[
4
]
(
3
[
5
]
3
)
=
3
[
4
]
(
3
[
4
]
(
3
[
4
]
3
)
)
=
3
[
4
]
(
3
[
4
]
7
,
625
,
597
,
484
,
987
)
=
3
3
3
⋅
⋅
⋅
3
(a power tower of height 3[4]7,625,597,484,987)
≈
exp
10
3
[
4
]
7
,
625
,
597
,
484
,
987
−
1
(
1.09902
)
{\displaystyle 3[5]4=3[4](3[5]3)=3[4](3[4](3[4]3))=3[4](3[4]7,625,597,484,987)=3^{3^{3^{\cdot ^{\cdot ^{\cdot ^{3}}}}}}{\mbox{ (a power tower of height 3[4]7,625,597,484,987) }}\approx \exp _{10}^{3[4]7,625,597,484,987-1}(1.09902)}
4
[
5
]
2
=
4
[
4
]
4
=
4
4
4
4
=
4
4
256
≈
exp
10
3
(
2.19
)
{\displaystyle 4[5]2=4[4]4=4^{4^{4^{4}}}=4^{4^{256}}\approx \exp _{10}^{3}(2.19)}
(מספר עם יותר מ-10 153 ספרות)
5
[
5
]
2
=
5
[
4
]
5
=
5
5
5
5
5
=
5
5
5
3125
≈
exp
10
4
(
3.33928
)
{\displaystyle 5[5]2=5[4]5=5^{5^{5^{5^{5}}}}=5^{5^{5^{3125}}}\approx \exp _{10}^{4}(3.33928)}
(מספר עם יותר מ-10 10 2184 ספרות)
^ Perstein, Millard H. (ביוני 1962 ), "Algorithm 93: General Order Arithmetic", Communications of the ACM , 5 (6): 344, doi :10.1145/367766.368160 .
^ Goodstein, R. L. (1947), "Transfinite ordinals in recursive number theory", The Journal of Symbolic Logic , 12 (4): 123–129, doi :10.2307/2266486 , JSTOR 2266486 , MR 0022537 .
^ Conway, John Horton ; Guy, Richard (1996), The Book of Numbers , Springer, p. 61, ISBN 9780387979939 .
^ "Tetration.org - Tetration" . www.tetration.org . נבדק ב-2022-09-12 .
^ Nambiar, K. K. (1995), "Ackermann functions and transfinite ordinals", Applied Mathematics Letters , 8 (6): 51–53, doi :10.1016/0893-9659(95)00084-4 , MR 1368037 .