Класс 9 ↓
Числовые системы
В математике числовая система — это система записи для выражения чисел. Она представляет собой полезный способ считать, измерять и обозначать. Существуют различные типы числовых систем, и они используются в зависимости от требований. Давайте углубимся в то, что такое числовые системы, их типы и как они используются в математике.
Типы числовых систем
Существует четыре основных типа числовых систем:
- Десятичная числовая система (основание 10)
- Двоичная числовая система (основание 2)
- Восьмеричная числовая система (основание 8)
- Шестнадцатеричная числовая система (основание 16)
Десятичная числовая система (основание 10)
Десятичная числовая система является наиболее часто используемой числовой системой. Она также известна как числовая система с основанием 10. Она использует десять цифр: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 и 9. Каждая цифра в десятичном числе имеет значение места относительно ее позиции в числе на основе степеней 10.
Пример:
Десятичное число 345 можно выразить как:
345 = 3 × 10² + 4 × 10¹ + 5 × 10⁰
Двоичная числовая система (основание 2)
Двоичная числовая система используется в основном в вычислениях и электронике. Она известна как числовая система с основанием 2. Она использует только две цифры: 0 и 1. Каждая цифра в двоичном числе представляет собой степень 2, начиная с крайней правой цифры.
Пример:
Двоичное число 1011 можно выразить как:
1011 = 1 × 2³ + 0 × 2² + 1 × 2¹ + 1 × 2⁰ = 8 + 0 + 2 + 1 = 11 (десятичное)
Восьмеричная числовая система (основание 8)
Восьмеричная числовая система использует основание 8 и включает цифры от 0 до 7. Она часто используется в цифровой электронике, потому что ее можно легко преобразовать в двоичную.
Пример:
Восьмеричное число 375 можно выразить как:
375 = 3 × 8² + 7 × 8¹ + 5 × 8⁰ = 3 × 64 + 7 × 8 + 5 × 1 = 192 + 56 + 5 = 253 (десятичное)
Шестнадцатеричная числовая система (основание 16)
Шестнадцатеричная числовая система, или числовая система с основанием 16, использует шестнадцать разных символов: 0-9 и A-F, где A обозначает 10, B — 11, и так далее до F, который равен 15. Эта система используется в вычислениях как более удобное для человека представление двоичных кодированных значений.
Пример:
Шестнадцатеричное число 1F4 можно выразить как:
1F4 = 1 × 16² + 15 × 16¹ + 4 × 16⁰ = 1 × 256 + 15 × 16 + 4 × 1 = 256 + 240 + 4 = 500 (десятичное)
Преобразование между числовыми системами
Преобразование чисел из одной системы в другую сначала может показаться трудным, но это может стать легче с практикой. Ниже приведены некоторые основные способы преобразования между разными числовыми системами.
Преобразование из десятичной в двоичную
Чтобы преобразовать десятичное число в двоичное:
- Разделите десятичное число на 2.
- Запишите остаток (0 или 1).
- Разделите полученное частное на 2 и снова запишите остаток.
- Продолжайте повторять шаги, пока не получите частное 0.
- Двоичное число — это последовательность остатков, читаемых в обратном порядке.
Пример:
Преобразовать 18 (десятичное) в двоичное:
18 ÷ 2 = 9 остаток 0 9 ÷ 2 = 4 остаток 1 4 ÷ 2 = 2 остаток 0 2 ÷ 2 = 1 остаток 0 1 ÷ 2 = 0 остаток 1 Читаем в обратном порядке: 10010 (двоичное)
Преобразование из двоичной в десятичную
Чтобы преобразовать двоичное число в десятичное:
- Запишите двоичное число.
- Начиная с правого края, умножайте каждую двоичную цифру на 2, возведенное в степень её позиции.
- Сложите все произведения, чтобы получить десятичное значение.
Пример:
Преобразовать 1101 (двоичное) в десятичное:
1101 = 1 × 2³ + 1 × 2² + 0 × 2¹ + 1 × 2⁰ = 8 + 4 + 0 + 1 = 13 (десятичное)
Дополнительная информация
Методы преобразования также можно использовать для восьмеричной и шестнадцатеричной систем, используя те же методы, но с основанием 8 для восьмеричной и основанием 16 для шестнадцатеричной. Эти системы облегчают работу с двоичными числами, так как они сокращают длину двоичных чисел, которые трудно читать и с ними работать.
Заключение
Понимание числовых систем фундаментально в математике и компьютерных науках. Разные основания служат конкретным целям, таким как упрощение вычислений или более удобное представление больших двоичных чисел. Практикуйтесь в преобразовании между этими системами, и взгляды на числа в разных основаниях станут второй натурой.