515:
4715:
4560:
4710:{\displaystyle \varphi (\gamma )=\left\{{\begin{array}{lcr}n\quad {\text{if}}\quad \gamma =1\\\varphi (\gamma -1)\cdot n\quad {\text{if}}\quad \gamma \quad {\text{is a successor ordinal}}\\\varphi (\gamma )\quad {\text{if}}\quad \gamma \quad {\text{is a limit ordinal}}\\\end{array}}\right.}
5782:=(1@ω) denotes the transfinite sequence with value 1 at ω and 0 everywhere else, then φ(1@ω) is the smallest fixed point of all the functions ξ↦φ(ξ,0,...,0) with finitely many final zeroes (it is also the limit of the φ(1,0,...,0) with finitely many zeroes, the small Veblen ordinal).
1092:
746:
4553:
2030:
5647:
5202:
4916:
1455:
852:
2313:
1353:
247:
4116:
1674:
4003:
5065:
1904:
5462:
5342:
311:
1228:
923:
2678:
918:
4234:
6076:
617:
2161:
3279:
4376:
2515:
1148:
3016:
1762:
3439:
2582:
499:
431:
2781:
3216:
4328:
5890:
4779:
3771:
2081:
1813:
3582:
3354:
3131:
2205:
2864:
3683:
2719:
2828:
1503:
3084:
1560:
3724:
3650:
3509:
1710:
173:
5941:
3882:
4273:
457:
389:
3825:
3609:
3465:
363:
3049:
6023:
1266:
337:
4368:
2431:
5982:
3541:
3386:
3307:
1909:
5515:
5488:
4942:
2931:
2335:
5667:
5362:
5222:
5070:
4784:
3909:
1358:
755:
5687:
5508:
5242:
4962:
2210:
4144:
1274:
4028:
3171:
3151:
2951:
2887:
178:
4035:
1565:
3916:
5702:, provided that all but a finite number of them are zero. Notice that if such a sequence of ordinals is chosen from those less than an uncountable
4969:
1818:
1087:{\displaystyle \alpha =\varphi _{\beta _{1}}(\gamma _{1})+\cdots +\varphi _{\beta _{k-1}}(\gamma _{k-1})+(\varphi _{\beta _{k}}(\gamma _{k}))\,.}
5825:(1@(1,0)) are valid (representing the large Veblen ordinal), visualised as multi-dimensional arrays. It was proven that all ordinals below the
5369:
5249:
258:
1153:
5706:κ, then the sequence may be encoded as a single ordinal less than κ (ordinal exponentiation). So one is defining a function φ from κ into κ.
2587:
857:
741:{\displaystyle \alpha =\varphi _{\beta _{1}}(\gamma _{1})+\varphi _{\beta _{2}}(\gamma _{2})+\cdots +\varphi _{\beta _{k}}(\gamma _{k})}
4149:
6035:
2086:
4548:{\displaystyle (\varphi (s_{1})+\varphi (s_{2})+\cdots +\varphi (s_{k}))=\varphi (s_{1})+\varphi (s_{2})+\cdots +\varphi (s_{k})}
6173:, Studies in Logic and the Foundations of Mathematics, vol. 81 (Second ed.), Amsterdam: North-Holland Publishing Co.,
5801:(i.e., that cannot be reached "from below" using the Veblen function of transfinitely many variables) is sometimes known as the
3222:
2436:
1107:
6178:
6149:
6123:
2956:
1715:
3391:
579:ω is a distinguished strictly increasing ω-sequence that has the ordinal as its limit. If one has fundamental sequences for
2526:
462:
394:
2724:
3179:
4278:
920:
If a fundamental sequence can be provided for the last term, then that term can be replaced by such a sequence to get
6300:
562:
6144:, Grundlehren der Mathematischen Wissenschaften, vol. 225, Berlin-New York: Springer-Verlag, pp. xii+299,
5847:
4722:
3729:
2044:
1770:
544:
536:
32:
3911:
less than the small Veblen ordinal (SVO) can be uniquely written in normal form for the finitary Veblen function:
3546:
3312:
3089:
2168:
6488:
2833:
2795:
To build the Veblen function of a finite number of arguments (finitary Veblen function), let the binary function
5955:
3655:
2691:
2364:
5944:
5896:
2798:
1462:
540:
3054:
1508:
125:
3777:
variable (i.e., if one variable is made to vary and all later variables are kept constantly equal to zero).
5948:
3688:
3614:
3473:
35:
1679:
607:
148:
5911:
5826:
3834:
6341:
4239:
436:
368:
6431:
3783:
3587:
3444:
342:
3021:
5987:
1235:
583:
and all smaller limit ordinals, then one can create an explicit constructive bijection between ω and
316:
74:
4341:
752:>0 is a natural number and each term after the first is less than or equal to the previous term,
6478:
2394:
2025:{\displaystyle \varphi _{\beta +1}(\gamma +1)=\varphi _{\beta }(\varphi _{\beta +1}(\gamma +1))\,.}
525:
5642:{\displaystyle \varphi (s,\beta ,z,\gamma )=\varphi (s,\beta ,\varphi (s,\beta ,z,\gamma -1)+1,z)}
591:). Here we will describe fundamental sequences for the Veblen hierarchy of ordinals. The image of
5960:
5893:
5698:
More generally, Veblen showed that φ can be defined even for a transfinite sequence of ordinals α
3514:
3359:
3286:
529:
5737:
ranges over all sequences that are obtained by decreasing the smallest-indexed nonzero value of
5197:{\displaystyle \varphi (s,\beta ,z,\gamma )=\varphi (s,\beta -1,\varphi (s,\beta ,z,\gamma ),z)}
4911:{\displaystyle \varphi (s,\beta ,z,\gamma )=\varphi (s,\beta -1,\varphi (s,\beta ,z,\gamma ),z)}
1450:{\displaystyle \varphi _{0}(\gamma +1)=\varphi _{0}(\gamma )\cdot n=\omega ^{\gamma }\cdot n\,.}
847:{\displaystyle \varphi _{\beta _{m}}(\gamma _{m})\geq \varphi _{\beta _{m+1}}(\gamma _{m+1})\,,}
6384:
5467:
4921:
2892:
2308:{\displaystyle \varphi _{\beta }(\gamma +1)=\varphi _{\beta }(\varphi _{\beta }(\gamma )+1)\,.}
38:
6367:
2320:
6483:
6216:
Veblen, Oswald (1908), "Continuous
Increasing Functions of Finite and Transfinite Ordinals",
5829:
could be represented in this system, and that the representations for all ordinals below the
5652:
5347:
5207:
3894:
1348:{\displaystyle \varphi _{0}(\gamma +1)=\omega ^{\gamma +1}=\omega ^{\gamma }\cdot \omega \,,}
5672:
5493:
5227:
4947:
6188:
6159:
6133:
6029:
5830:
5802:
4122:
3885:
8:
242:{\displaystyle \varphi _{\alpha }(\varphi _{\beta }(\gamma ))=\varphi _{\beta }(\gamma )}
6357:" (2006), appearing in Proceedings of the International Congress of Mathematicians 2006.
6454:
6321:
6281:
6263:
6235:
6104:
5903:
4333:
4013:
3156:
3136:
2936:
2872:
5729:) is defined as the function enumerating the common fixed points of all functions ξ↦φ(
5713:
be a transfinite sequence of ordinals (i.e., an ordinal function with finite support)
4593:
6458:
6354:
6294:
6174:
6145:
6119:
3828:
6417:
6446:
6399:
6385:"An ordinal analysis of admissible set theory using recursion on ordinal notations"
6255:
6225:
6204:
6111:
5817:, the Veblen function was extended further to a somewhat technical system known as
5703:
4111:{\displaystyle \varphi (s_{1})\geq \varphi (s_{2})\geq \cdots \geq \varphi (s_{k})}
1669:{\displaystyle \varphi _{\beta +1}(0)=\varphi _{\beta }(\varphi _{\beta +1}(0))\,,}
2953:
be an empty string or a string consisting of one or more comma-separated ordinals
6184:
6155:
6129:
5821:. In this, one may take fixed points or row numbers, meaning expressions such as
588:
28:
6246:
Miller, Larry W. (1976), "Normal
Functions and Constructive Ordinal Notations",
6450:
3998:{\displaystyle \alpha =\varphi (s_{1})+\varphi (s_{2})+\cdots +\varphi (s_{k})}
2889:
be an empty string or a string consisting of one or more comma-separated zeros
42:
6403:
6115:
2317:
Otherwise, the ordinal cannot be described in terms of smaller ordinals using
610:
used in connection with the Veblen hierarchy is: every nonzero ordinal number
6472:
6380:
6166:
5725:
denote the same function where the final 0 has been replaced by γ. Then γ↦φ(
5060:{\displaystyle \varphi (s,\beta ,z,\gamma )=\varphi (s,\beta ,z,\gamma -1)+1}
1899:{\displaystyle \varphi _{\beta +1}(\gamma +1)=\varphi _{\beta +1}(\gamma )+1}
46:
5947:
with finitely many function symbols, and the smallest ordinal closed under
5899:
3773:. Each instance of the generalized Veblen functions is continuous in the
6110:, Lecture Notes in Mathematics, vol. 1407, Berlin: Springer-Verlag,
5741:
and replacing some smaller-indexed value with the indeterminate ξ (i.e.,
5457:{\displaystyle \varphi (s,\beta ,z,\gamma )=\varphi (s,\beta ,z,\gamma )}
5337:{\displaystyle \varphi (s,\beta ,z,\gamma )=\varphi (s,\beta ,z,\gamma )}
3173:
are empty strings. The finitary Veblen functions are defined as follows:
306:{\displaystyle \varphi _{\alpha }(\beta )<\varphi _{\gamma }(\delta )}
20:
6090:
1223:{\displaystyle \varphi _{\beta }(\gamma )=\varphi _{\beta }(\gamma )\,.}
6267:
6239:
6208:
6095:
576:
2673:{\displaystyle \Gamma _{\beta +1}=\varphi _{\Gamma _{\beta +1}}(0)\,.}
6259:
6230:
4334:
Fundamental sequences for limit ordinals of finitary Veblen function
3884:
where the number of zeroes ranges over ω, is sometimes known as the
514:
6286:
6275:
913:{\displaystyle \gamma _{m}<\varphi _{\beta _{m}}(\gamma _{m}).}
4229:{\displaystyle \alpha _{m,1},\alpha _{m,2},...,\alpha _{m,n_{m}}}
504:
6071:{\displaystyle \varphi {\begin{pmatrix}1\\\omega \end{pmatrix}}}
4146:
is a string consisting of one or more comma-separated ordinals
6274:
Massmann, Jayde Sylvie; Kwon, Adrian Wang (October 20, 2023),
6195:
Smorynski, C. (1982), "The varieties of arboreal experience",
5902:
and the limit of what ordinals can be represented in terms of
6091:
Transfinite
Ordinals and Their Notations: For The Uninitiated
5760:
is nonzero the latter has been replaced by some value ζ<α
2156:{\displaystyle \varphi _{\beta }(0)=\varphi _{\beta }(0)\,.}
4704:
4370:, written in normal form for the finitary Veblen function:
3652:
enumerates the fixed points of that function, i.e., of the
6212:
contains an informal description of the Veblen hierarchy.
3274:{\displaystyle \varphi (z,s,\gamma )=\varphi (s,\gamma )}
2510:{\displaystyle \Gamma _{0}=\varphi _{\Gamma _{0}}(0)\,.}
1143:{\displaystyle \gamma <\varphi _{\beta }(\gamma )\,,}
5833:
were aesthetically the same as in the original system.
3011:{\displaystyle \alpha _{1},\alpha _{2},...,\alpha _{n}}
1757:{\displaystyle \varphi _{\beta }(\varphi _{\beta }(0))}
6047:
3434:{\displaystyle \xi \mapsto \varphi (s,\delta ,\xi ,z)}
60:
is any normal function, then for any non-zero ordinal
6432:"A flexible type system for the small Veblen ordinal"
6038:
5990:
5963:
5914:
5850:
5675:
5655:
5518:
5496:
5470:
5372:
5350:
5252:
5230:
5210:
5073:
4972:
4950:
4924:
4787:
4725:
4563:
4379:
4344:
4281:
4242:
4152:
4125:
4038:
4016:
3919:
3897:
3837:
3786:
3732:
3691:
3658:
3617:
3590:
3549:
3517:
3476:
3447:
3394:
3362:
3315:
3289:
3225:
3182:
3159:
3139:
3092:
3057:
3024:
2959:
2939:
2895:
2875:
2836:
2801:
2727:
2694:
2590:
2577:{\displaystyle \Gamma _{\beta +1}=\Gamma _{\beta }+1}
2529:
2439:
2397:
2323:
2213:
2171:
2089:
2047:
1912:
1821:
1773:
1718:
1682:
1568:
1511:
1465:
1361:
1277:
1238:
1156:
1110:
926:
860:
758:
620:
494:{\displaystyle \varphi _{\alpha }(\beta )<\delta }
465:
439:
426:{\displaystyle \beta <\varphi _{\gamma }(\delta )}
397:
371:
345:
319:
261:
181:
151:
6368:
Proof
Theoretic Techniques for Term Rewriting Theory
2776:{\displaystyle \Gamma _{\beta }=\Gamma _{\beta }\,.}
3211:{\displaystyle \varphi (\gamma )=\omega ^{\gamma }}
6342:Ordinal notations based on a weakly Mahlo cardinal
6103:
6070:
6017:
5976:
5935:
5884:
5681:
5661:
5641:
5502:
5482:
5456:
5356:
5336:
5236:
5216:
5196:
5059:
4956:
4936:
4910:
4773:
4709:
4547:
4362:
4322:
4267:
4228:
4138:
4110:
4022:
3997:
3903:
3876:
3819:
3765:
3718:
3677:
3644:
3603:
3576:
3535:
3503:
3459:
3433:
3380:
3348:
3301:
3273:
3210:
3165:
3145:
3125:
3078:
3043:
3010:
2945:
2925:
2881:
2858:
2822:
2775:
2713:
2672:
2576:
2509:
2425:
2329:
2307:
2199:
2155:
2075:
2024:
1898:
1807:
1756:
1704:
1668:
1554:
1497:
1449:
1347:
1260:
1222:
1142:
1086:
912:
846:
740:
493:
451:
425:
383:
357:
331:
305:
241:
167:
6218:Transactions of the American Mathematical Society
6470:
5841:The function takes on several prominent values:
4323:{\displaystyle \alpha _{m,i}<\varphi (s_{m})}
5693:
2391:, a fundamental sequence could be chosen to be
1268:= ω = 1 because it does not have cofinality ω.
5885:{\displaystyle \varphi (1,0)=\varepsilon _{0}}
4774:{\displaystyle \varphi (s,\beta ,z,\gamma )=0}
3766:{\displaystyle \xi \mapsto \varphi (1,\xi ,0)}
2076:{\displaystyle \beta <\varphi _{\beta }(0)}
1808:{\displaystyle \varphi _{\beta +1}(\gamma +1)}
505:Fundamental sequences for the Veblen hierarchy
575:The fundamental sequence for an ordinal with
113:)=ω this family of functions is known as the
6273:
5814:
5709:The definition can be given as follows: let
3577:{\displaystyle \xi \mapsto \varphi (\xi ,0)}
3349:{\displaystyle \varphi (s,\beta ,z,\gamma )}
3126:{\displaystyle \varphi (s,\beta ,z,\gamma )}
2200:{\displaystyle \varphi _{\beta }(\gamma +1)}
255:is strictly increasing we get the ordering:
6429:
6336:
6334:
2859:{\displaystyle \varphi _{\alpha }(\gamma )}
543:. Unsourced material may be challenged and
3678:{\displaystyle \xi \mapsto \Gamma _{\xi }}
2790:
2714:{\displaystyle \beta <\Gamma _{\beta }}
6344:, (1990, p.251). Accessed 16 August 2022.
6285:
6229:
6194:
2823:{\displaystyle \varphi (\alpha ,\gamma )}
2769:
2666:
2503:
2301:
2149:
2018:
1662:
1498:{\displaystyle \varphi _{\beta +1}(0)\,,}
1491:
1443:
1341:
1216:
1136:
1080:
840:
563:Learn how and when to remove this message
161:
6331:
5797:applied to any function with support in
3388:-th common fixed point of the functions
3079:{\displaystyle \varphi (\beta ,\gamma )}
1555:{\displaystyle \varphi _{\beta +1}(0)=0}
6430:Ranzi, Florian; Strahm, Thomas (2019).
6165:
6139:
6101:
3726:enumerates the fixed points of all the
2345:The function Γ enumerates the ordinals
73:is the function enumerating the common
6471:
6379:
6245:
6215:
5767:and that for some smaller index ι<ι
2337:and this scheme does not apply to it.
50:
6326:Subsystems of Second-order Arithmetic
5808:
5749:meaning that for the smallest index ι
3719:{\displaystyle \varphi (2,0,\gamma )}
3645:{\displaystyle \varphi (1,1,\gamma )}
3504:{\displaystyle \varphi (1,0,\gamma )}
1232:No such sequence can be provided for
6420:" (2017). Accessed 02 November 2022.
5943:, a bound on the order types of the
1705:{\displaystyle \varphi _{\beta }(0)}
541:adding citations to reliable sources
508:
168:{\displaystyle \alpha <\beta \,,}
5936:{\displaystyle \varphi (\omega ,0)}
3877:{\displaystyle \varphi (1,0,...,0)}
595:under the fundamental sequence for
97:
13:
6094:, expository article (8 pages, in
5965:
4268:{\displaystyle \alpha _{m,1}>0}
3666:
3592:
2785:
2751:
2729:
2702:
2631:
2592:
2559:
2531:
2474:
2441:
2399:
452:{\displaystyle \alpha >\gamma }
384:{\displaystyle \alpha <\gamma }
94:. These functions are all normal.
14:
6500:
3820:{\displaystyle \varphi (1,0,0,0)}
3604:{\displaystyle \Gamma _{\gamma }}
3543:-th fixed point of the functions
3460:{\displaystyle \delta <\beta }
2340:
358:{\displaystyle \beta <\delta }
16:Mathematical function on ordinals
3044:{\displaystyle \alpha _{1}>0}
513:
6018:{\displaystyle \varphi (1,0,0)}
4694:
4690:
4684:
4653:
4649:
4643:
4605:
4599:
1261:{\displaystyle \varphi _{0}(0)}
332:{\displaystyle \alpha =\gamma }
249:. From this and the fact that φ
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6392:Journal of Mathematical Logic
6299:: CS1 maint: date and year (
6277:Extending the Veblen Function
6248:The Journal of Symbolic Logic
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5805:, or "great" Veblen number.
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