Die Sudanfunktion ist eine rekursive berechenbare Funktion, die total μ-rekursiv, jedoch nicht primitiv rekursiv ist, was sie mit der bekannteren Ackermannfunktion gemeinsam hat.

Sie wurde 1927 von dem rumänischen Mathematiker Gabriel Sudan publiziert, der wie Wilhelm Ackermann ein Schüler David Hilberts war.

Definition

Für gilt:

Hintergrund

1926 vermutete David Hilbert, dass jede berechenbare Funktion primitiv-rekursiv sei. Dies wurde durch Wilhelm Ackermann und Gabriel Sudan – beides seine Schüler – mittels unterschiedlichen Funktionen, die zeitnah (Sudan 1927 und Ackermann 1928) publiziert wurden, widerlegt. Die Sudanfunktion und die Ackermannfunktion waren so die ersten veröffentlichten, nicht primitiv rekursiven Funktionen.

Wertetabellen

Werte von F0

F0 lässt sich geschlossen darstellen als:  F0(x, y) = x+y

y\x012345678910
0 012345678910
1 1234567891011
2 23456789101112
3 345678910111213
4 4567891011121314
5 56789101112131415
6 678910111213141516
7 7891011121314151617
8 89101112131415161718
9 910111213141516171819
10 1011121314151617181920

Werte von F1

F1 lässt sich geschlossen darstellen als:  F1(x,y) = 2y·(x+2) − y − 2

y\x012345678910
0 012345678910
1 13579111315171921
2 48121620242832364044
3 1119273543515967758391
4 2642587490106122138154170186
5 5789121153185217249281313345377
6 120184248312376440504568632696760
7 24737550363175988710151143127113991527
8 502758101412701526178220382294255028063062
9 10131525203725493061357340854597510956216133
10 20363060408451086132715681809204102281125212276

Werte von F2

F2 lässt sich nicht mehr allgemein geschlossen darstellen.

Für gegebene y lässt es sich geschlossen darstellen, wobei die Ausdrücke schnell längere Ausdrücke werden.

y\x01234567
0 01234567
x
1 F1(F2(0,0),
F2(0,0)+1)
F1(F2(1,0),
F2(1,0)+1)
F1(F2(2,0),
F2(2,0)+1)
F1(F2(3,0),
F2(3,0)+1)
F1(F2(4,0),
F2(4,0)+1)
F1(F2(5,0),
F2(5,0)+1)
F1(F2(6,0),
F2(6,0)+1)
F1(F2(7,0),
F2(7,0)+1)
F1(0,1) F1(1,2) F1(2,3) F1(3,4) F1(4,5) F1(5,6) F1(6,7) F1(7,8)
18277418544010152284
2x+1·(x + 2) − x − 3
≈ 10lg2·(x+1) + lg(x+2)
2 F1(F2(0,1),
F2(0,1)+2)
F1(F2(1,1),
F2(1,1)+2)
F1(F2(2,1),
F2(2,1)+2)
F1(F2(3,1),
F2(3,1)+2)
F1(F2(4,1),
F2(4,1)+2)
F1(F2(5,1),
F2(5,1)+2)
F1(F2(6,1),
F2(6,1)+2)
F1(F2(7,1),
F2(7,1)+2)
F1(1,3) F1(8,10) F1(27,29) F1(74,76) F1(185,187) F1(440,442) F1(1015,1017) F1(2294,2296)
19 10228 15569256417 ≈ 5,742397643·1024 ≈ 3,668181327·1058 ≈ 5,019729940·10135 ≈ 1,428323374·10309 ≈ 3,356154368·10694
22x+1·(x+2) − x − 1 · (2x+1·(x+2) − x − 1) − (2x+1·(x+2) − x + 1)
≈ 10lg2 · (2x+1·(x+2) − x − 1) + lg(2x+1·(x+2) − x − 1) ≈ 10lg2 · 2x+1·(x+2) + lg(2x+1·(x+2)) ≈ 10lg2 · (2x+1·(x+2)) = 1010lglg2 + lg2·(x+1) + lg(x+2)≈ 1010lg2·(x+1) + lg(x+2)
3 F1(F2(0,2),
F2(0,2)+3)
F1(F2(1,2),
F2(1,2)+3)
F1(F2(2,2),
F2(2,2)+3)
F1(F2(3,2),
F2(3,2)+3)
F1(F2(4,2),
F2(4,2)+3)
F1(F2(5,2),
F2(5,2)+3)
F1(F2(6,2),
F2(6,2)+3)
F1(F2(7,2),
F2(7,2)+3)
F1(F1(1,3),
F1(1,3)+3)
F1(F1(8,10),
F1(8,10)+3)
F1(F1(27,29),
F1(27,29)+3)
F1(F1(74,76),
F1(74,76)+3)
F1(F1(185,187),
F1(185,187)+3)
F1(F1(440,442),
F1(440,442)+3)
F1(F1(1015,1017),
F1(1015,1017)+3)
F1(F1(2294,2297),
F1(2294,2297)+3)
F1(19,22) F1(10228,10231) F1(15569256417,
15569256420)
F1(≈6·1024,≈6·1024) F1(≈4·1058,≈4·1058) F1(≈5·10135,≈5·10135) F1(≈10309,≈10309) F1(≈3·10694,≈3·10694)
88080360 ≈ 7,04·103083 ≈ 7,82·104686813201 ≈ 101,72·1024 ≈ 101,10·1058 ≈ 101,51·10135 ≈ 104,30·10308 ≈ 101,01·10694
längerer Ausdruck, fängt mit 222x+1 an, ≈ 101010lg2·(x+1) + lg(x+2)
4 F1(F2(0,3),
F2(0,3)+4)
F1(F2(1,3),
F2(1,3)+4)
F1(F2(2,3),
F2(2,3)+4)
F1(F2(3,3),
F2(3,3)+4)
F1(F2(4,3),
F2(4,3)+4)
F1(F2(5,3),
F2(5,3)+4)
F1(F2(6,3),
F2(6,3)+4)
F1(F2(7,3),
F2(7,3)+4)
F1(F1(19,22),
F1(19,22)+4)
F1(F1(10228, 
10231),
F1(10228, 
10231)+4)
F1(F1(15569256417, 
15569256420),
F1(15569256417, 
15569256420)+4)
F1(F1(≈5,74·1024,≈5,74·1024),
F1(≈5,74·1024,≈5,74·1024))
F1(F1(≈3,67·1058,≈3,67·1058),
F1(≈3,67·1058,≈3,67·1058))
F1(F1(≈5,02·10135,≈5,02·10135),
F1(≈5,02·10135,≈5,02·10135))
F1(F1(≈1,43·10309,≈1,43·10309),
F1(≈1,43·10309,≈1,43·10309))
F1(F1(≈3,36·10694,≈3,36·10694),
F1(≈3,36·10694,≈3,36·10694))
F1(88080360,
88080364)
F1(10230·210231−10233,
10230·210231−10229)
≈ 3,5·1026514839
noch längerer Ausdruck, fängt mit 2222x+1 an, ≈ 10101010lg2·(x+1) + lg(x+2)

Werte von F3

F3 lässt sich nicht mehr geschlossen darstellen.

y\x01234
0 01234
x
1 F2(F3(0,0),
F3(0,0)+1)
F2(F3(1,0),
F3(1,0)+1)
F2(F3(2,0),
F3(2,0)+1)
F2(F3(3,0),
F3(3,0)+1)
F2(F3(4,0),
F3(4,0)+1)
F2(0,1) F2(1,2) F2(2,3) F2(3,4) F2(4,5)
1 10228 ≈ 7,82·104686813201
keine geschlossenen Ausdrücke im Rahmen normaler mathematischer Notation möglich
2 F3(F4(0,1),
F4(0,1)+2)
F3(F4(1,1),
F4(1,1)+2)
F3(F4(2,1),
F4(2,1)+2)
F3(F4(3,1),
F4(3,1)+2)
F3(F4(4,1),
F4(4,1)+2)
F3(1,3) F3(10228,10230) F3(≈104686813201,
≈104686813201)
 
keine geschlossenen Ausdrücke im Rahmen normaler mathematischer Notation möglich

Literatur

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