Лекция 6. Системы счисления
Как только люди стали общаться, т.е. передавать информацию, они стали считать. Первыми инструментами счета были пальцы рук и простые предметы. Затем расчеты стали фиксировать, что привело к появлению систем счисления.
Система счисления — это система отображения любого числа с помощью ограниченного количества условных знаков, называемых цифрами.
Сначала люди придумали непозиционные или кодовые системы счисления (IV тысячелетие до н.э.), в которых расположение цифр в числе не имеет значения и для обозначения каждого числа существует свой символ.
I (1)
V (5)
X (10)
L (50)
C (100)
D (500)
M (1000)
Но и этой системе присущи все недостатки непозиционных систем. Чтобы от них избавиться понадобились позиционные системы.
Если место, занимаемое символом в записи числа, придает этому символу определенное значение, то такая система счисления называется позиционной.
Индо-арабская десятичная система (VI в.) наиболее естественна для человека, т.к. считать мы учимся на пальцах, а их на двух руках как раз 10. В этой системе 10 цифр: от 0 до 9. Каждая цифра в числе при перемещении справа налево в следующий разряд увеличивает свое значение в 10 раз.
Любое число может быть представлено в виде суммы, где каждое слагаемое представляет собой произведение коэффициента (цифры числа) на основание системы (10) в степени, равной разряду этой цифры.
Какая разница между числом и количеством? Одно и то же количество может быть выражено разными числами. Числа записываются с помощью цифр. Не следует путать понятия: цифра, число, количество. Использовать текстовую информацию позволяет алфавит, а количественную — системы счисления.
Как вы думаете, изменилось ли количество, которое определяется этим числом? Конечно, нет. Изменился вид самого числа, да и то потому, что изменились условные знаки, называемые цифрами.
Трудно определить, сколько всего существует систем счисления. Скорее всего, бесконечное множество. В позиционных системах счислениявес цифры зависит от места (позиции), которую она занимает в числе.
Мы помним, что в записи числа используются позиции (разряды) единиц, десятков, сотен, тысяч, десятков тысяч, т. е. число можно представить в следующем виде:
Цифра 5, входящая в число 35 876, обозначает пять тысяч, потому что она находится именно в той позиции, в которой указывается количество тысяч, или, иными словами, именно нахождение в данной позиции определяет ее вес. В числе 68952 тоже есть цифра 5, но ее вес, определяемый позицией в этом числе, составляет пять десятков.
В непозиционных системах счислениятакой закономерности нет, т.е. вес цифры не зависит от ее позиции в числе. Классический пример непозиционной системы счисления — римская система, которая используется до сих пор, правда в основном для нумерации.

Особый интерес из позиционных систем для нас представляют такие, веса которых являются членами геометрической прогрессии. Рассмотрим несколько рядов чисел:
Что общего в этих рядах чисел? Каждое следующее число в них получается из предыдущего путем умножения его на конкретное число. В первом ряду это 2, во втором 3, в третьем 4, в четвертом 5 и т.д.
Такой ряд чисел называется геометрической прогрессией, сами числа ряда — это члены геометрической прогрессии, а то число, умножая на которое предыдущий (или n-й) член прогрессии, мы получаем последующий, или (п + 1)-й, является знаменателем геометрической прогрессии, обозначим его р.
Давайте теперь представим десятичное число 64572 187 в весовом виде:
64 572 187 = 7*1 + 8*10 + 1*100 + 2*1000 + 7*10000 + 5*100000 + 4* 1000000 + 6*10000000
и в виде таблицы по весам позиций и цифрам в этих позициях:
Вес позиции. 1 10 100 1000 10000 100000 1000000 100000000
Цифра. 7 8 12 7 5 4 6
Видно, что веса привычной нам десятичной системы счисления являются членами геометрической прогрессии, знаменателем такой прогрессии выступает число 10, т.е. р = 10, оно называется основанием системы счисления, а сама система называется р-ричной системой счисления.
Запишем теперь число из таблицы с использованием степеней числа 10 — основания десятичной системы счисления:
Теперь попробуем записать представления числа по степеням основания р-ричной системы счисления в общем виде:

Но ведь число может иметь и дробную часть, а веса позиций в дробной части — числа отрицательные. Рассмотрим пример десятичного дробного числа 0,874562. Веса позиций, если идти от десятичной запятой вправо, таковы:
Если использовать десятичные дроби, то веса будут выглядеть следующим образом:
0,1; 0,01; 0,001; 0,0001; 0,00001; 0,000001,
или то же самое с использованием отрицательных степеней числа 10:
Значит, аналогично записи (1) предложенное дробное число можно представить так:
Следовательно, выражение (2) для чисел, имеющих как целую, так и дробную часть, примет следующий вид:

Мы говорили о том, что любая система счисления использует ограниченное число условных знаков — цифр. Оказывается, что количество этих знаков равно основанию системы р. И действительно, в десятичной системе их десять, это 0, 1,2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9. А сколько их должно быть, например, в шестеричной системе счисления, т. е. когда р = 6. Цифр будет шесть, это 0, 1, 2, 3, 4, 5. А в восьмеричной? Восемь, это 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7.
Как быть, если основание системы больше 10, например 12 или 16?
В этом случае на помощь приходят буквы латинского алфавита: А, В, С, D и т.д. Правда в этом случае они называются уже не буквами, а цифрами. Итак, основание системы счисления может быть любым, все системы равноправны, но тем не менее мы используем десятичную систему счисления. Причина проста: на руках 10 пальцев — это, наверное, и есть наш первый «вычислитель».
Особо мы будем еще рассматривать двоичную систему счисления, поскольку она более удобна для использования в компьютерах. Основным элементом, который хранит 1 бит информации в компьютере, является триггер. Для хранения нескольких бит информации используются столько элементов, сколько бит надо хранить. Как правило, эти элементы и есть триггеры, в этом случае они образуют интегральную схему, которая называется регистром.
Если попытаться дать более строгое определение, то регистр — это совокупность элементов, которые могут принимать, хранить и выдавать информацию в компьютере. Регистры играют очень большую роль в работе микропроцессора компьютера и других его частей.
Задание: ответить на вопросы учебника Цв. Стр.54, вопр. 1-5.
Чем отличаются цифры от чисел?
Первые упоминания о цифрах встречаются ещё около 500 лет до нашей эры, и все давно знают, что такое число и цифра. Но если задать вопрос по-другому, и спросить в чём разница между числом и цифрой, многие не смогут дать правильный ответ. Чтобы понять разницу между этими терминами, стоит более детально разобраться в понятиях «цифра» и «число». Только так можно изучить в чём их отличия.
Цифры: виды и особенности
Систему знаков, которую используют для обозначения чисел на письме, называют цифрами. Это различные символы, обозначающие какое-либо число. Знаки «-» и «+» тоже используют для записей, но цифрами они не являются, потому что не обозначают конкретных чисел. Эти знаки используются для записи разных действий с числами.
Цифрами называют цифровой ряд от 0 до 9. Такое название пришло к нам из арабского языка и дословно переводится как пустое место, или ноль. На сегодняшний день существуют различные виды цифр, есть:
Это самые распространённые разновидности цифр. Но есть и другие варианты, которые используют разные народы.
Интересно: Раньше, для обозначения чисел, приходилось делать зарубки на скалах и других материалах. Наши предки рисовали палочки и символы в огромном количестве, чтобы вести счёт. С появлением цифр задача упростилась. Теперь, чтобы обозначить большое число, достаточно написать всего несколько символов.
В некоторых языках числа до сих пор записывают буквами, к примеру, в древнегреческом языке. В народе под цифрами понимают различные числа, и используют цифры для записей и расчётов. Цифра не может быть отрицательной, натуральной или дробной, это всего лишь графический символ необходимый для письма.
Европейцы используют арабские цифры, которые впервые упорядочили ещё в 13 веке. До этого счёт вели с помощью римских символов. Теперь такие символы можно встретить только в книгах и на циферблате некоторых часов, а выглядят они как палочки.
Что называют числом?
Качественные характеристики, нумерацию и сравнение, в математике описывают отдельным термином – числом. Записывают числа символами – цифрами.
Ещё в первобытном сообществе появилась необходимость счёта, поэтому люди стали придумывать разные символы, чтобы записывать полученные данные. Число может быть:
Есть также комплексные и действительные числа. Последние два варианта часто используются в математическом анализе.
Ранее числа использовали для простых математических расчётов. Сегодня, в связи с бурными темпами развития технологий, роль чисел сложно переоценить.
Основные отличия между цифрой и числом
Подытоживая вышесказанное, можно выделить несколько главных отличий между числами и цифрами:
Есть различия в этих понятиях и с точки зрения лингвистики, например, для озвучивания статистики и других официальных данных, нужно использовать термин «цифра».
Некоторые придают цифрам магический смысл и считают, что каждое число по-своему влияет на человека, его дальнейшую судьбу. Наука, занимающаяся изучением подобных явлений, называется нумерологией.
masterok
Мастерок.жж.рф
Хочу все знать
Детский вопрос, но все таки. Формализовать его можно так:
Термин «цифра» происходит от арабского слова «cifra» и обозначает «ноль, пустой, ничего». Наиболее распространенными в мире являются так называемые «арабские цифры», которыми мы привыкли пользоваться. Это система из десяти знаков от 0 до 9. К слову, на самом деле она придумана в Индии, а не в арабских странах. До этого счет велся при помощи ровных линий – палочек. Каждая палочка соответствовала определенной цифре, например, пять палочек – пятерка, семь палочек – семерка и т.д. Больше всего такая система походила на зарубки, но была крайне неудобной для графического изображения больших чисел.
В древней Индии математика развивалась довольно активно, поэтому более удобная система счисления была придумана именно здесь примерно в V веке. Однако европейцы переняли цифры от арабов, которые к тому времени усовершенствовали десятичную систему. Из-за этого цифры начали называть арабскими. Не любой знак может называться цифрой. Ее признаком является способность описывать определенные числа. Например, «+» – это тоже знак, но не цифра. Если дополнительного уточнения нет, то цифрой обозначают один из знаков от 0 до 9.
Слово «цифра» имеет множество нюансов в плане употребления, хотя на многие из них мы не обращаем внимания в повседневной жизни. Например, выражение «эти цифры больше» является неверным, поскольку сравнению подлежат числа, а не цифры. Существуют и другие системы цифр. Например, наиболее близкие для нас, которые все еще используются – римские. С их помощью чаще всего указываются века: I, II, III и т.д.
Число считается одним из главных понятий в математике. Его используют для сравнения, нумерации, описания количественной характеристики. Таким образом, числа обозначаются при помощи цифр, а также математических символов («плюс», «минус», «скобки» и др.).
Необходимость вести счет чего-либо возникла еще у первобытных людей, и понятие числа постепенно становилось все сложнее. С развитием науки оно обрело еще более глубокий и важный смысл. Выделяют несколько числовых множеств:
1. натуральные – используются при естественном счете (от единицы и до бесконечности, а иногда и от ноля);
2. целые – объединение натуральных, отрицательных чисел и ноля;
3. рациональные – дроби; действительные – представляют собой расширение множества рациональных чисел;
4. комплексные – расширение множества действительных чисел.
Чем отличается цифра от числа?
Таким образом, цифра – это просто знак, символ, который можно сравнить с буквами в словах. Число же является математическим понятием, количественным показателем, и для его графического изображения используются именно цифры. Рассматривая статистики, графики, отчеты – любые количественные данные, мы видим числа, а не цифры.
Разнообразие чисел довольно большое. Они могут быть целыми, четными, нечетными, положительными, отрицательными и т.д. Также не существует какого-либо последнего числа – всегда будет то, что больше него. Количество цифр ограничено десятью знаками: от 0 до 9. Сравнивать между собой можно только числа, а не цифры.
На основании какого принципа были изобретены арабские цифры, и кто это сделал на самом деле
Традиционные цифры, используемые во многих странах для записи чисел, на самом деле придумали индийцы. Миф об арабских корнях сформировался из-за того, что арабы активно способствовали распространению этой системы счисления, основанной на 10-ти численных знаках. Сегодня именно в арабских странах, занимающих территории Азии, и в Египте используют отличные от всего мира символы для записи чисел.
Индийцы разработали позиционное счисление и объяснили смысл понятия «0» не позднее V столетия н. э. После этого стали появляться индоарабские и арабские цифры, из «индийских», как их во время становления и распространения называли арабы.
Доказательства того, что именно Индия является родиной арабских цифр
Во-первых, арабы пишут буквы, начиная с правой стороны строки, двигаясь налево, а цифры наоборот, что в корне не соответствует их технике письма.
Современные числовые ряды на разных языках
Есть еще более существенное и документально зафиксированное доказательство того, что именно индийцы превзошли все народы и создали азы современной арифметики. Им является книга среднеазиатского математика, жившего в IX в., Джафара Аль-Хорезми, названная им «Краткая книга восполнения и противопоставления».
Происхождение знаков, обозначающих цифры
Существует 2 основные версии происхождения цифр. По первой, они появились в древнеиндийском языке деванагари, произошедшем от письменности брахми. Принципы построения графики в нем зависили от произношения слов. Числительные записывались той буквой, с которой начинается произношение слова, обозначающего ее.
По этой версии первые индийские цифры выглядели следующим образом:
Есть еще одна версия, исходя из которой числовые знаки изначально представляли собой черточки, соединенные особым образом, так, чтобы в каждой цифре, обозначающей определенное число, было соответствующее ему количество углов. Согласно этой теории, у единицы — 1 угол, у двойки — 2 и так далее.
Сравнивая знаки из 2-х таблиц, можно увидеть значительную разницу в начертаниях. Но сопоставляя цифры современных языков, видно, что и та, и другая теория имеет под собой серьезные основания, так как арабские цифры, которые использует большая часть жителей планеты, по внешнему виду похожи на цифры, подтверждающие теорию углов. А арабские, персидские, бенгальские и тибетские цифровые обозначения по внешнему виду напоминают цифры деванагари, когда-то принятые в индийской культуре.
Первые цифры появились в Индии, а до нас дошли сильно эволюционировавшие числовые знаки, которые были формализованы посредством подсчета количества углов.
Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов
Цифры
Существуют также много других вариантов («алфавитов»):
* римские цифры (I V X L C D M)
* шестнадцатеричные цифры (0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F)
* цифры майя (от 0 до 19)
в некоторых языках, например, в древнегреческом, в иврите, в церковнославянском, существует система записи чисел буквами и др.Во множественном числе в обиходной речи слово цифры также может обозначать «числовые данные», так как любое число записывается набором цифр. Например, выражение «приведём такие „цифры“» на самом деле говорит о числах, и даже когда речь идёт об одном числовом данном, записанном одной цифрой, следует употреблять множественное число. Однако неверно говорить «здесь цифры больше», так как сравниваются не цифры, а числа.
Само слово цифра происходит от арабского صفر ṣifr «ничего, ноль» и в современном русском языке пишется через букву «и», в отличие от слов-исключений: цыган, цыплёнок, цыпочки и др.
Связанные понятия
Упоминания в литературе
Связанные понятия (продолжение)
Поря́дковые числи́тельные — класс имён числительных, обозначающий порядок предметов при счёте.
Надстрочный знак, ве́рхний и́ндекс, суперскри́пт (англ. super script) (типографика) — знак, записанный выше основной строки. Применяется, например, при записи математических и химических формул.
Малые заглавные, или капите́ль (англ. small caps; нем. kapitälchen; от лат. capitellum — головка) — начертание в гарнитуре, в которой строчные знаки выглядят как уменьшенные заглавные. Чтобы подчеркнуть разницу между капителью и строчными буквами, её делают немного выше строчных, а полуапроши капительных знаков увеличивают.






