Beispiele für Goodstein-Folgen

Die Goodstein-Folgen für nn=1 bis 3 sind noch recht kurz:
nn=1:
g1(1)=1g_1(1) = 1
g2(1)=0g_2(1) = 0
nn=2:
g1(2)=2g_1(2) = 2
g2(2)=a2(21)−1=31−1=2g_2(2) = a_2(2^1) - 1 = 3^1 - 1 = 2
g3(2)=a3(2)−1=2−1=1g_3(2) = a_3(2) - 1 = 2 - 1 = 1
g4(2)=a4(1)−1=1−1=0g_4(2) = a_4(1)- 1 = 1 - 1 = 0
nn=3:
g1(3)=3g_1(3) = 3
g2(3)=a2(21+1)−1=31+1−1=3g_2(3) = a_2(2^1 + 1) - 1 = 3^1 + 1 - 1 = 3
g3(3)=a3(31)−1=41−1=3g_3(3) = a_3(3^1) - 1 = 4^1 - 1 = 3
g4(3)=a4(3⋅40)−1=3⋅50−1=2g_4(3) = a_4(3 \cdot 4^0) - 1 = 3 \cdot 5^0 - 1 = 2
g5(3)=a5(2⋅50)−1=2⋅60−1=1g_5(3) = a_5(2 \cdot 5^0) - 1 = 2 \cdot 6^0 - 1 = 1
g6(3)=a6(60)−1=70−1=0g_6(3) = a_6(6^0) - 1 = 7^0 - 1 = 0
Man beachte, dass hier ab bb=4 die Erhöhung der Basis keine Auswirkung mehr hat, weil die Zahl dann kleiner als die Basis ist, sie ist bgzl. dieser Basis sozusagen "einstellig".
nn=4:
g1(4)=4g_1(4) = 4
g2(4)=a2(22)−1=33−1=26g_2(4) = a_2(2^2) - 1 = 3^3 - 1 = 26
g3(4)=a3(2⋅32+2⋅31+2)−1=2⋅42+2⋅41+2−1=41g_3(4) = a_3(2 \cdot 3^2 + 2 \cdot 3^1 + 2) - 1 = 2 \cdot 4^2 + 2 \cdot 4^1 + 2 - 1 = 41
g4(4),…,g10(4)=60,83,109,139,173,211,253  g_4(4), \ldots, g_{10}(4) = 60, 83, 109, 139, 173, 211, 253\;
g11(4)=a11(2⋅112+111)−1=2⋅122+121−1=299g_{11}(4) = a_{11}(2 \cdot 11^2 + 11^1) - 1 = 2 \cdot 12^2 + 12^1 - 1 = 299
g12(4)=a12(2⋅122+11)−1=2⋅132+11−1=348g_{12}(4) = a_{12}(2 \cdot 12^2 + 11) - 1 = 2 \cdot 13^2 + 11 - 1 = 348
...
g100(4)=1012+21⋅101+90=12 412g_{100}(4) = 101^2 + 21\cdot 101 + 90 = 12\, 412
...
g1000(4)=10012+18⋅1001+534=1 020 533g_{1000}(4) = 1001^2 + 18\cdot 1001 + 534 = 1\, 020\, 533
...
Diese Folge steigt noch recht lange an, bis zur Basis 3 · 2402 653 2092^{402\, 653\, 209}, bleibt dann noch einmal doppelt solange konstant, und fällt dann ab, bis bei der Basis 3 · 2402 653 2112^{402\, 653\, 211} - 1 der Wert 0 erreicht wird. Die Anzahl der benötigten Schritte ist hier also selbst eine Zahl mit mehr als 121 Millionen Dezimalstellen.
Einen Eindruck davon, wie schnell Goodstein-Folgen wachsen können, liefern größere Werte von nn.
nn=19:
g1(19)=19g_1(19) = 19
g2(19)=a2(222+2+1)−1=333+3=7 625 597 484 990g_2(19) = a_2(2^{2^2} + 2 + 1) - 1 = 3^{3^3} + 3 = 7\, 625\, 597\, 484\, 990
g3(19)=444+3≈1,3⋅10154g_3(19) = 4^{4^4} + 3 \approx 1{,}3 \cdot 10^{154}
g4(19)=555+2≈1,8⋅102184g_4(19) = 5^{5^5} + 2 \approx 1{,}8 \cdot 10^{2184}
g5(19)=666+1≈2,6⋅1036 305g_5(19) = 6^{6^6} + 1 \approx 2{,}6 \cdot 10^{36\, 305}
g6(19)=777≈3,8⋅10695 974g_6(19) = 7^{7^7} \approx 3{,}8 \cdot 10^{695\, 974}
g7(19)=888−1=7⋅8(7⋅87+7⋅86+7⋅85+7⋅84+7⋅83+7⋅82+7⋅8+7)+g_7(19) = 8^{8^8} - 1 = 7\cdot 8^{(7\cdot 8^7 + 7\cdot 8^6 + 7\cdot 8^5 + 7\cdot 8^4 + 7\cdot 8^3 + 7\cdot 8^2 + 7\cdot 8 + 7)}+
…+7⋅88+1+7⋅88+7⋅87+7⋅86+\ldots+7\cdot 8^{8+1} + 7\cdot 8^8 + 7\cdot 8^7 + 7\cdot 8^6 +
7⋅85+7⋅84+7⋅83+7⋅82+7⋅8+77\cdot 8^5 + 7\cdot 8^4 + 7\cdot 8^3 + 7\cdot 8^2 + 7\cdot 8 + 7
≈6⋅1015 151 335\approx 6\cdot 10^{15\, 151\, 335}
...
Trotz des rasanten Wachstums dieser Folgen behauptet nun der Satz von Goodstein, dass alle diese Folgen irgendwann wieder fallen und bei 0 enden.
 
 

Es gibt Dinge, die den meisten Menschen unglaublich erscheinen, die nicht Mathematik studiert haben.

Archimedes

Copyright- und Lizenzinformationen: Diese Seite basiert dem Artikel Goodstein-Folge aus der frеiеn Enzyklοpädιe Wιkιpеdιa und stеht unter der Dοppellizеnz GNU-Lιzenz für freie Dokumentation und Crеative Commons CC-BY-SA 3.0 Unportеd (Kurzfassung). In der Wιkιpеdιa ist eine Listе dеr Autorеn des Originalartikels verfügbar. Da der Artikel geändert wurde, reicht die Angabe dieser Liste für eine lizenzkonforme Weiternutzung nicht aus!
Anbieterkеnnzeichnung: Mathеpеdιa von Тhοmas Stеιnfеld  • Dοrfplatz 25  •  17237 Blankеnsее  • Tel.: 01734332309 (Vodafone/D2)  •  Email: cο@maτhepedιa.dе