数のクラス分け

テンプレート:No footnotes テンプレート:複数の問題 数のクラス分け（かずのクラスわけ）とは、Robert Munafoが考案した数字の大きさによるグループ分けであり、人間の心が数字をどのように理解するかによって分類をした。

クラス0の数字

クラス0の数字は、わずかな時間で認識できる数字である。多くの人間にとって、その数字は0から6までである。

クラス1の数字

クラス1の数字は、物体のまとまりとして、おおよその数を把握できる数字で、クラス0よりも大きい数字である。つまり、$x$ がクラス1の数字であれば、$x$ 個の物体を一目で見ることができる。クラス1の数字は、$6$超過から$10^6$ (100万)以下までとされている。100万個の物体を一度に視野に入れることは難しいが、不可能ではないためである。

クラス2の数字

クラス2の数字は、10進数で正確に表記出来るだけの大きさで、クラス1よりは大きな数である。クラス2の数字は $10^6$ 超過から$10^{10^6}$  以下までである。これは単純に、クラス0とクラス1の関係をそのまま続けて、クラス $x$ の数の常用対数(10を底とした対数)がクラス ($x-1$) の数となるように定義をした。したがって、グーゴルは101桁の数字として書くことができるため、このクラスの数になる。

クラス3の数字

クラス3の数字は、仮数・指数表記で近似的に表現できる数字である。これまでのパターンを踏襲して、数字の範囲は $10^{10^6}$超過 から  $10^{10^{10^6}}$以下までとなる。グーゴルプレックスはクラス3の数字である。

コンピュータの中で指数として数字を記憶する時には、クラス3の数字 $x$ は $x+1$ とほぼ等しい。

クラス4の数字

クラス4の数字は10の対数を取るとクラス3になる。$10^{10^{10^6}}$超過から $10^{10^{10^{10^6}}}$ 以下までの数字である。コンピュータの中で指数タワーとして記憶すると、クラス4の数字 $x$ は $2x$ とほぼ等しくなる。クラス4以上の数字は近似計算の場合、仮数・指数表記にしようとしても仮数が意味をなさなくなる。

さらに高いクラス

クラス5の数字は10の対数を取るとクラス4になる。  $10^{10^{10^{10^6}}}$超過から $10^{10^{10^{10^{10^6}}}}$以下までである。もしそれを指数タワーで表すと、クラス5の数字 $x$ は大体 $x^2$である。

一般的に、クラス $n$ の数はクラス $n-1$ の数よりも大きく、10の対数を取るとクラス $n-1$ となる。また、クラス $n$ の数はハイパーE表記で $E6\mathrm{\#}n$ 以下の数である。

定義

0以上の実数 $x$ のクラスを$f(x)$としたとき、$f(x)$を次のように定義する。

$c(0)=6$

$c(n+1)=10^{c(n)}$

$f(x)=\min \{n|c(n)\ge x\}$

計算例

実際に具体的な数がどのクラスに属するかを提示する。ここではクラス6以上の数について扱う。

• グーゴルクアドリプレックス($10^{10^{10^{10^{10^{100}}}}}$)　クラス$6$
• ベントレー数($\sum _{i=0}^{9}10\uparrow \uparrow i\approx 10\uparrow \uparrow 9$)　クラス$6$
• スタインハウスのメガ($2[5]$)　クラス$256$
• トリトリ($3\uparrow \uparrow \uparrow 3$)　クラス$7625597484986$

ハイパークラス

クラスよりも大きな数を分けるものとしてハイパークラスが定義されている。

これは、巨大数論(フィッシュ 著)の本の中でのみ使用された定義である。

定義

$0$以上の実数 $x$ のハイパークラスを$f(x)$としたとき、$f(x)$を次のように定義する。

$hc(0)=6$

$hc(n+1)=c(hc(n))$

$f(x)=\min \{n|hc(n)\ge x\}$

$c(n)$の増加速度は、テトレーションレベルである。

そのため、テトレーションの積む段数が多すぎると数を評価しにくくなる。

そのため、ペンテーションレベルの数を評価するうえでハイパークラスは適している。

ただし、ペンテーションを超えてくると評価しにくくなるので(ヘキセーションなど)、そこで頭打ちになる。

計算例

実際に具体的な数がどのハイパークラスに属するかを提示する。

• トリトリ($3\uparrow \uparrow \uparrow 3$)　ハイパークラス$2$
• スタインハウスのメジストロン($10[5]$)　ハイパークラス$11$
• ギャゴル($\{10,100,3\}$)　ハイパークラス$100$
• グラハル($3\uparrow \uparrow \uparrow \uparrow 3$)　ハイパークラス$3\uparrow \uparrow \uparrow 3$

それ以上の数

グラハルの時点でハイパークラス$3\uparrow \uparrow \uparrow 3$というとんでもなく大きいクラスだが、クラス数に巨大数が使われているため分かりにくい。

これ以上の矢印を数え上げたりするような数等に関しては、急増加関数等を使って数を階層化する必要がある。

関連項目

• 巨大数
• テトレーション
• クヌースの矢印表記
• 数の比較
• グラハム数を超える巨大数の一覧

参考文献

• クラス - 巨大数研究 Wiki
• 巨大数論 第2版
• 巨大数入門
• クラス | 巨大数研究 Wiki | Fandom
• Large Numbers at MROB
• Large Numbers (page 2) at MROB
• 数の一覧 | 巨大数研究 Wiki | Fandom