Лекции по математике выпуск 40 С. В. Фомин системы счисления издание пятое москва «наука»



страница2/6
Дата26.11.2012
Размер0.59 Mb.
ТипЛекции
1   2   3   4   5   6
§ 5. АРИФМЕТИЧЕСКИЕ ДЕЙСТВИЯ В РАЗЛИЧНЫХ СИСТЕМАХ СЧИСЛЕНИЯ

Для чисел, записанных в десятичной системе, мы пользуемся правилами сложения и умножения чисел «столбиком», деления — «углом». Эти же правила пол­ностью применимы и для чисел, записанных в любой другой позиционной системе.

Рассмотрим сложение. Как в десятичной, так и в лю­бой другой системе мы складываем сначала единицы, за­тем переходим к следующему разряду и т. д. до тех пор, пока не дойдем до самого старшего из имеющихся раз­рядов. При этом необходимо помнить, что всякий раз, когда при сложении в предыдущем разряде получается сумма, большая чем основание той системы счисления, в которой ведется запись, или равная ему, надо сделать перенос в следующий разряд. Например,

1) , (23651),

+ (17043)8

(42714)8

2) (423)6
+ (1341)в

(521),

(3125)6

Перейдем теперь к умножению. Для определенности выберем какую-нибудь конкретную систему, скажем ше

12

стеричную. Основой для перемножения любых чисел служит таблица умножения, определяющая произведе­ния чисел, меньших, чем основание системы счисления.
Нетрудно убедиться в том, что для шестеричной системы таблица умножения выглядит так:




0

1

2

3

4

5

0

0

0

0

0

0

0

1

0

1 1 2

3

4

5

2

0

2 1 4

10

12

14

3

0

3

10

13

20

23

4

0

4

12

20

24

32

5

0

5

14

23

32

41

Здесь в каждой клетке стоит произведение чисел, пред­ставляющих собой номера строки и столбца, на пересе­чении которых стоит эта клетка, причем все числа запи­саны здесь в шестеричной системе (указывающий на это значок мы здесь опустили, чтобы не загромождать таб­лицу).

Пользуясь этой таблицей, легко перемножить «стол­биком» числа, содержащие любое количество разрядов. Например,

X

(352)6 (245)6

(3124)6 (2332)6 (1144)8

(Н5244)6

Деление «углом» также можно выполнять в любой системе счисления. Рассмотрим, например, такую задачу:

Разделить (120 101)3 на (102)3.

13

Вот ее решение:

(120101)3|(102)з 102

(1П)з (102)3

(201)3 (Ю2)з

(22),

'[(Запишите делимое, делитель, частное и остаток в деся­тичной системе и проверьте правильность результата.) Задача 1. На доске сохранилась полустертая за­пись

23 — 5 — + 1 - 6 42

42423

Выяснить, в какой системе счисления написаны слагае­мые и сумма?

Ответ. В семеричной.

Задача 2. Один школьный учитель на наш вопрос, много ли у него в классе учеников, ответил: «У меня в классе 100 детей, из них 24 мальчика и 32 девочки». Сначала его ответ нас удивил, но потом мы поняли, что просто учитель пользовался не десятичной системой. Ка­кую систему имел в виду учитель?

Решение этой задачи не сложно. Пусть х — основа­ние той системы счисления, о которой идет речь. Тогда" слова учителя означают следующее: у него х2 учеников, из них 2л;+ 4 мальчика и 3.x+ 2 девочки. Таким обра­зом,

или

х2 — 5х — 6 = О,
откуда

'' 5 ± Л/25 + 24 5±7

х 2 2 *

т. е.

Л| === О| J&2 " ^«

Так как —1 не может быть основанием системы счисле­ния, то х = 6. Итак, ответ учителя был дан в шесте-

14

ричной системе; при этом у него было тридцать шесть учеников., из них шестнадцать мальчиков и двадцать девочек.

§ 6. ПЕРЕВОД ЧИСЕЛ ИЗ ОДНОЙ СИСТЕМЫ В ДРУГУЮ

Как перевести число, записанное в одной системе, на­пример десятичной, в какую-либо другую систему, ска­жем семеричную? Мы уже знаем, что записать какое-либо число А в семеричной системе — это значит пред" ставить его в виде суммы

Следовательно, чтобы найти семеричное представление числа А, надо найти коэффициенты ао, «ь .--, «а, ка­ждый из которых может быть какой-либо цифрой от О до 6 включительно. Разделим наше число Л на 7 (в це­лых числах). Остаток при этом будет равен, очевидно, с0, так как в написанном представлении числа Л все сла­гаемые, кроме последнего, делятся на 7 нацело. Далее, возьмем частное, получившееся при делении числа Л на 7. и снова разделим его на 7. Получившийся при этом новый остаток будет равен а\. Продолжая этот процесс дальше, мы найдем все цифры а0. аь •••• вц, входящие в семеричное представление числа А, в виде последова­тельных остатков, получающихся при описанном выше повторном делении его на 7. Рассмотрим, например, число

(3287)10.

Разделив его на 7, получим частное 469 и остаток 4. Следовательно, в семеричной записи числа 3287 послед­няя цифра равна 4. Для нахождения второй цифры раз­делим найденное нами частное 469 снова на 7. Получим частное 67, а остаток при этом равен нулю. Следова­тельно, вторая цифра в семеричной записи числа 3287, есть нуль. Далее, разделив 67 на 7, получим 9 и 4 в ос­татке. Этот остаток 4 представляет собой третью цифру в семеричной записи числа 3287. Наконец, разделив по­следнее частное 9 на 7, получим остаток 2 и частное 1. Этот остаток 2 дает нам четвертую цифру в искомой за-писиа а частное единица (которую мы уже делить на 7 не

15

можем) представляет собой пятую г(и последнюю) циф­ру. Таким образом,

(3287)10 = (12404)7.

Правая часть этого равенства представляет собой сокра­щенную запись выражения

1 • 7" + 2 • 73 + 4 • 72 + 0 • 7 + 4,

подобно тому как (3287) 10 — это сокращенная запись вы­ражения

3- 103 + 2- 102 + 8. 10 + 7.

Выкладки, которые мы проделали для перехода от де­сятичной записи числа 3287 к его представлению в семе­ричной системе, удобно расположить так:

3287| 7 4 469 1 7



Ясно, что все сказанное выше применимо не только к семеричной, но и к любой другой системе. Общее пра­вило для получения записи некоторого числа А в системе счисления с основанием р можно сформулировать так: разделим число А на р в целых числах; полученный при этом остаток даст цифру, стоящую в первом разряде р-ичной записи числа А. Разделив полученное при этом первом делении частное снова на р, возьмем второй ос­таток; это будет цифра, стоящая во втором разряде, и т. д. Процесс продолжается до тех пор, пока мы не по­лучим частное, меньшее основания системы счисления. Это частное представляет собой цифру, стоящую в стар­шем разряде.

Рассмотрим еще один пример. Записать число 100 в двоичной системе. Получаем

1001 2



16

т. е.

(100)ю = (П00100)а.

С переводом чисел из десятичной системы единиц в двоичную приходится постоянно сталкиваться при ра­боте на вычислительных машинах, о которых мы пого­ворим несколько позже.

В тех примерах, которые мы рассмотрели, исходной системой счисления была десятичная. Можно такими же приемами осуществлять перевод числа из произвольной системы в любую другую. Для этого нужно выполнить такую же серию последовательных делений, как и в рас­смотренных выше примерах, но только эти действия при­дется выполнять не в десятичной системе, а в той систе­ме, в которой сделана первоначальная запись числа.

Задача. Предположим, что у нас есть весы (с дву­мя чашами) и гири в 1 грамм, 3 грамма, 9 граммов, 27 граммов и т. д. (по одной штуке каждого веса). Мо­жно ли с помощью такого набора гирь взвесить любой груз с точностью до одного грамма?

Ответ здесь положительный. Приведем решение этой задачи, опирающееся на запись чисел в троичной си­стеме. Пусть предмет, который нам нужно взвесить, ве­сит А граммов (число /1 мы считаем целым). Это число А можно записать в троичной системе

т. е.

где коэффициенты а0, а\ ..... а„ могут принимать зна­чения О, 1 или 2.

Можно, однако, записать каждое число в троичной системе и несколько иначе, а именно так, чтобы в его записи участвовали цифры О, 1 и — 1 (вместо О, 1 и 2). Для получения такой записи поступим следующим обра­зом. Переведем числа А из десятичной системы в троич­ную, пользуясь той схемой последовательных делений, которая была описана выше, но только каждый раз, ког­да у нас при делении на три будет получаться 2, мы бу­дем частное увеличивать на единицу, а в остатке при этом писать — 1.

В результате мы получим запись числа А в виде суммы

17

где каждый из коэффициентов 6тт-\, ...» &о может быть равен О, 1 или — 1. Например, число 100, которое обычным образом записывается в троичной системе как 10201, во втором варианте будет иметь вид 11 — 101, по­скольку 100 = З4 + З3 — З2 + 1.

Теперь груз в А граммов положим на первую чашу весов, а гирю в 1 грамм поставим на вторую чашу, если &о=1. и на первую чашу, если Ь0— 1 (если Ь0 = 0, то первую гирю мы не используем) ; далее, гиря весом в 3 грамма ставится на вторую чашу, если Ь\ = \, и на первую, если Ъ\ = — 1, и т. д. Легко понять, что, рас­ставив гири по такому принципу, мы уравновесим груз Л. Итак, с помощью гирь весом 1, 3, 9 и т. д. граммов можно уравновесить на всех любой груз. Если величина груза не была известна, то мы подбираем такое распо­ложение гирь на чашах весов, которое уравновешивает этот груз, а тем самым определяем и величину груза.

Поясним сказанное на примере. Предположим, что у нас имеется груз в 200 граммов. Переводя 200 в троич­ную запись обычным образом, мы получили бы

200 | 3 2 66 1 3 О 22 (_3_

1 7|_1 1 2

Следовательно, (200)ю = (21102)з, или подробнее = 2-34+1 -33+1 -32+0-3 + 2.

Если же 200 переводить в троичную запись вторым из описанных выше способов, т. е. используя — 1, но не ис­пользуя 2, то получим



т. е.

200 = 1 • З5 - 1 • З4 + 1 • З3 + 1 • З2 + 1 • 3 - 1 18

^(справедливость последнего равенства легко проверить' непосредственным подсчетом).

Таким образом, чтобы уравновесить груз в 200 грам­мов, положенный на чашу весов, нужно на ту же чашу, положить гири в 1 грамм и 81 грамм, а на противопо­ложную — гири в 3, 9, 27 и 243 грамма.

§ 7. О ПРИЗНАКАХ ДЕЛИМОСТИ

Существуют простые признаки, позволяющее опреде-: лить, что то или иное число делится, например, на 3, на 5, на 9 и т. п. Напомним эти признаки.

1. Признак делимости на 3: число делится на 3, если
сумма его цифр делится на 3. Например, число

257802 (сумма цифр 2 + 5 + 7 + 8 + 0 + 2 = 24) делится на три, а число

125831 (сумма цифр 1+2 + 5 + 8 + 3+1= 20)

на три не делится.

  1. Признак делимости на 5: число делится на 5, если
    его последняя цифра есть 5 или 0 (т. е. если на 5 де­
    лится число единиц его последнего разряда).

  2. Признак делимости на 2 аналогичен предыдущему:
    число делится на 2, если на 2 делится число единиц его
    последнего разряда.

  3. Признак делимости на 9 аналогичен признаку де­
    лимости на 3: число делится на 9, если сумма состав­
    ляющих его цифр делится на 9.

Доказательство справедливости этих признаков не представляет труда. Рассмотрим, например, признак де­лимости на 3. Он основан на том, что единица каждого из разрядов десятичной системы (т. е. числа 1, 10, 100, 1000 и т. д.) при делении на 3 дает остаток 1. Поэтому всякое число

т, е. число

ааЮ" + а„_, • 10*-' + . . . + ai • 10 + а0>

можно записать в виде

п + aa-i+ . .. +Й1 + а0) + £,

19

где В делится на 3 без остатка. Отсюда видно, что число а„-10*+ гЮ + ао

делится на 3 в том и только в том случае, если на 3 де­лится число ап + ап-\ + ... + а\ + а0.

Признак делимости на 5 вытекает из того, что чис­ло 10 — основание системы счисления — делится на 5, поэтому все разряды, кроме разряда единиц, при деле­нии на 5 обязательно дают в остатке нуль. На том же самом основан и признак делимости на 2: число четное, если оно кончается четной цифрой.

Признак делимости на 9, как и признак делимости на 3, вытекает из того, что каждое число вида 10й при делении на 9 дает в остатке 1.

Из сказанного ясно, что все эти признаки связаны с представлением чисел именно в десятичной системе и что они, вообще говоря, неприменимы, если пользовать­ся системой счисления с каким-либо другим основанием, отличным от 10. Например, число 86 в восьмеричной си­стеме записывается в виде

(126)8

(так как 86 = 82 + 2-8-f 6). Сумма цифр равна 9, но 86 не делится ни на 9, ни на 3.

Однако для каждой позиционной системы счисления можно сформулировать свои признаки делимости на то или иное число.

Рассмотрим несколько примеров.

Будем писать числа в двенадцатеричной системе и сформулируем для такой записи признакделимостинаб. Так как число 12 — основание системы счисления — де­лится на 6, то число, записанное в двенадцатеричной си­стема, делится на 6 в том и только в том случае, если на 6 делится его последняя цифра (здесь то же самое по­ложение, что и с делимостью на 5 или на 2 в десятичной системе).

Так как числа 2, 3 и 4 тоже служат делителями числа 12, то справедливы следующие признаки делимости: чис­ло, записанное в двенадцатеричной системе, делится на 2 (соответственно на 3 и на 4), если его последняя циф­ра делится на 2 (соответственно на 3 и на 4).

20

Предоставим читателю доказать следующие утвер­ждения, относящиеся к признакам делимости в двенад-цатеричной системе:

а) число A=(anan-i ... fliao)i2 делится на 8, если
на 8 делится число (а\а0)\2, образованное его двумя по­
следними цифрами;

б) число А = (undn-i ... flifl!o)i2 делится на 9, если
на 9 делится число (aia0)i2, образованное его двумя по­
следними цифрами;

в) число А=(апап-\ ... «1^0)12 делится на И, если
на 11 делится сумма его цифр, т. е. число ап Ч: ап-\ Ч- • •

... +й! + «о-

Рассмотрим еще две задачи, связанные с делимостью чисел.

1. Число

Л = (3630)р

(записанное в системе с основанием р) делится на 7. Чему равно р и какова десятичная запись этого числа, если известно, что р ^ 12? Будет ли решение задачи единственным, если условие р ^ 12 не выполнено?

Ответ. р = 7, /4=(1344)ю; если же величина р не ограничена, то решений бесконечно много, именно: за р можно принять любое число вида 7k или 7k — 1, где ft =1,2, ...

2. Доказано, что число

(a<fln-\ • • • а\ай}р, т. е. число

делится на р — 1 в том и только в том случае, если на р — 1 делится сумма

an + an-i+ • •• +a1 + a0.

(Сравните с признаком делимости на 9 в десятичной си­стеме и с признаком делимости на 11 в двенадцатерич-ной системе.)

1   2   3   4   5   6

Похожие:

Лекции по математике выпуск 40 С. В. Фомин системы счисления издание пятое москва «наука» iconФайловая оболочка far. Работа с файлами и каталогами
Системы счисления. Позиционные и непозиционные системы счисления. Смешанные системы счисления. Перевод чисел из одной системы счисления...
Лекции по математике выпуск 40 С. В. Фомин системы счисления издание пятое москва «наука» iconУрок №1. Тема История систем счисления. Позиционные системы счисления
Ввести понятия: система счисления, позиционные непозиционные системы счисления, алфавит, основание, базис системы счисления. Указать...
Лекции по математике выпуск 40 С. В. Фомин системы счисления издание пятое москва «наука» iconКонспект урока перевод чисел из одной системы счисления в другую. Фио (полностью) Горбунова Татьяна Ивановна
Цель урока: Обобщить и систематизировать понятия по теме: «Системы счисления». Сформировать способность учащихся переводить числа...
Лекции по математике выпуск 40 С. В. Фомин системы счисления издание пятое москва «наука» iconСамостоятельная работа по сс№1 Вариант №1 С/Р 8 кл Что такое Система Счисления? Что называется алфавитом системы счисления. Какие системы счисления существуют?
Какая система счисления называется позиционной? Сформулируйте правило этой системы счисления
Лекции по математике выпуск 40 С. В. Фомин системы счисления издание пятое москва «наука» iconСистемы счисления. Позиционные и непозиционные системы счисления
Цель: познакомить с историей возникновения и развития систем счисления, указать на основные недостатки и преимущества непозиционных...
Лекции по математике выпуск 40 С. В. Фомин системы счисления издание пятое москва «наука» iconОткрытое общество и его враги. Том I. Чары Платона
Первое издание — 1945. Второе издание (переработанное) — 1952. Третье издание (переработанное) — 1957. Четвертое издание (переработанное)...
Лекции по математике выпуск 40 С. В. Фомин системы счисления издание пятое москва «наука» iconСистемы счисления
Цель: Познакомить учащихся с понятием систем счисления, развитием систем счисления от буквенных до позиционных, дать понятие основания...
Лекции по математике выпуск 40 С. В. Фомин системы счисления издание пятое москва «наука» iconУрок в 10 классе Тема урока: Системы счисления
Цель урока: закрепление, обобщение и систематизация знаний учащихся по теме «Системы счисления» правил перевода чисел в различные...
Лекции по математике выпуск 40 С. В. Фомин системы счисления издание пятое москва «наука» iconКодирование чисел. Системы счисления
Запись числа 6710 в системе счисления с основанием n оканчивается на 1 и содержит 4 цифры. Укажите основание этой системы счисления...
Лекции по математике выпуск 40 С. В. Фомин системы счисления издание пятое москва «наука» iconУрок по теме «Арифметические основы эвм»
Познакомить учащихся с понятием системы счисления, развитием систем счисления от буквенных до позиционных, дать понятие алфавита...
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org