Számrendszerek a kultúrában | |
---|---|
indoarab | |
Arab tamil burmai |
khmer laoszi mongol thai |
kelet Ázsiai | |
Kínai japán Suzhou koreai |
Vietnami számlálóbotok |
Betűrendes | |
Abjadia örmény Aryabhata cirill görög |
Grúz etióp zsidó Akshara Sankhya |
Egyéb | |
Babiloni egyiptomi etruszk római dunai |
Padlás Kipu Maja Égei KPPU szimbólumok |
helyzeti | |
2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 8 , 10 , 12 , 16 , 20 , 60 | |
Nega-pozíciós | |
szimmetrikus | |
vegyes rendszerek | |
Fibonacci | |
nem pozíciós | |
Egyes szám (egyetlen) |
A hármas számrendszer olyan helyzetszámrendszer , amelynek egész alapja 3.
Két változatban kapható: aszimmetrikus és szimmetrikus.
Az aszimmetrikus hármas számrendszerben gyakrabban a {0,1,2} számokat , a hármas szimmetrikus számrendszerben pedig a {−,0,+}, {−1,0,+1}, { előjeleket használják. 1 ,0,1}, { 1 ,0,1}, {i,0,1}, {N,O,P}, {N,Z,P} és számjegyek {2,0,1}, {7 ,0,1} . A Setun számítógép nyomatai a { kódot használtákegy,0,1} [1] . A hármas számjegyeket tetszőleges három {A,B,C} karakter jelölheti , de ezenkívül meg kell adni a karakterek elsőbbségét, például A<B<C.
A digitális elektronikában , a hármas számrendszer változatától függetlenül, a hármas számrendszerben egy hármas számjegy egy hármas triggernek felel meg legalább három bemeneti logikával rendelkező inverteren vagy két bináris triggernek legalább négy bemeneti logikával rendelkező inverteren.
Példa a számok aszimmetrikus hármas számrendszerben való ábrázolására a pozitív egész számok rendszerében található bejegyzés:
Decimális szám | 0 | egy | 2 | 3 | négy | 5 | 6 | 7 | nyolc | 9 | tíz |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
hármas szám | 0 | egy | 2 | tíz | tizenegy | 12 | húsz | 21 | 22 | 100 | 101 |
Ha a decimális számrendszerben 10 számjegy van, és a szomszédos számjegyek súlya 10-szer különbözik (egyjegyű, tízes számjegy, százjegyű), akkor a hármas számrendszerben csak három számjegyet használunk, és a szomszédos számjegyek súlya háromszor különbözik. (egyes számjegy, hármas számjegy, kilences számjegy, ...). A vesszőtől balra elsőre írt 1-es szám egységet jelöl; ugyanez a szám a vesszőtől balra másodikként írva hármast jelöl stb.
Az aszimmetrikus hármas számrendszer a páros (kombinált) exponenciális helyzetszámrendszerek speciális esete, amelyben a k az a={0,1,2}, b=3 hármas halmazból, a számjegyek súlya 3 k .
Exponenciális számrendszerekAz exponenciális pozíciós hármas számrendszerekben két rendszert használnak:
Egy egész szám az exponenciális helyzetszámrendszerben a számjegyekben (számjegyekben) lévő értékek szorzatának összegeként jelenik meg - a b szám k -edik hatványával :
, ahol:Az ilyen jelölésekben szereplő minden szorzatot (a, b)-számjegynek nevezünk.
A c=b mellett (b, b) -áris számrendszerek jönnek létre az - a k b k és az összeg - szorzattal , amelyek b = 3 esetén a szokásos (3,3) -áris (hármas) számrendszerekké alakulnak. számrendszer. Íráskor az első tárgymutatót gyakran kihagyják, néha, ha szó esik a szövegben, a második tárgymutatót is kihagyják.
A - b k - számjegy súlyozási tényezője hozzá van rendelve, és általános esetben lehet a - k számjegy opcionális exponenciális függvénye , és opcionálisan 3 hatványa is . Az a k értékkészlet korlátozottabb és jobban kapcsolódik a hardver részhez - a triggerek stabil állapotainak száma vagy a triggerek csoportjának állapotainak száma a regiszter egy bitjében . Általános esetben a k opcionálisan az a={0,1,2} hármas halmazból is származhat, de ahhoz, hogy egy párosított rendszer ternáris legyen és ternáris legyen, a két rendszer közül legalább az egyiknek ternárisnak kell lennie. a hardverhez egy k -edikével közelebb és az a={0,1,2} halmazból vagy az a={-1,0,+1} halmazból egy k -edikrel meghatározzuk a kódrendszert: aszimmetrikus hármas vagy szimmetrikus hármas.
Exponenciális hármas számrendszerekEgy egész szám az exponenciális pozíciós hármas rendszerben a számjegyeinek sorozataként (számjegysorozatként) van felírva, balról jobbra felsorolva, a számjegyek elsőbbségének csökkenő sorrendjében:
Az exponenciális számrendszerekben a számjegyek értékéhez súlyegyütthatók vannak hozzárendelve , ezek kimaradnak a jelölésből, de érthető, hogy a k -adik számjegy jobbról balra súlyegyütthatója egyenlő .
A kombinatorikából ismert, hogy a rögzített kódok száma megegyezik az ismétlődő elhelyezések számával :
ahol a = 3 egy 3 elemű a = {0, 1, 2} halmaz, amelyből az a k számjegyeket vesszük , n az x 3 szám elemeinek (számjegyeinek) száma , b .
A rögzített kódok száma nem függ a - b exponenciális függvény alapjától, amely meghatározza az x 3, b számok által képviselt értéktartományt .
Egy törtszámot úgy írunk le és ábrázolunk, mint
ahol m a szám tört részének a tizedesvesszőtől jobbra eső számjegyeinek száma;
Bizonyos esetekben ez nem elég, ilyenkor beépített (kommentált), négyes és egyéb számrendszerek használhatók.
Terner számrendszerek további tényezővelAz exponenciális pozíciós hármas számrendszerekben a számjegy súlyába további tényezőt is be lehet vinni. Például a (b/c) tényező:
Általában c≠3.
Ha egy k a={0,1,2}, b=3 és c=3 értékekből a szokásos aszimmetrikus hármas számrendszer jön létre.
A=2, b=3 és c=2 esetén egy (2,3,2)-számrendszer jön létre a szorzatban egy további nem egész súlyegyütthatóval egyenlő (3/c)=(3/2) )=1,5.
Az a, b és c többi értékéhez további exponenciális helyzetszámrendszereket képeznek egy további tényezővel (b/c), amelynek száma végtelen.
Más összetett számrendszerek végtelen halmazai is lehetségesek.
Egy hármas számjegy többféleképpen kódolható.
Háromszintű kódolási rendszerek hármas számjegyekhez1. Háromszintű számjegyek háromszintű kódolása (3-level LevelCoded Ternary, 3L LCT, „single-wire”):
A hármas számjegyek háromszintű kódolási rendszereinek száma megegyezik a permutációk számával :
1.1. Szimmetrikus {-1,0,+1}
+U - (+1) ;
0 - (0);
-U - (-1),
1.2. Eltolva +1-el {0,1,2}
1.3. Eltolva +2-vel {1,2,3}
2. Kétbites bináris kódolású hármas számjegyek (2- bites BinaryCodedTernary, 2B BCT reprezentáció, "kétvezetékes") 4 lehetséges kódból 3 kód felhasználásával [2] :
A lehetséges 2B BCT háromjegyű kódolórendszerek száma megegyezik az ismétlés nélküli kombinációk száma :
Íme néhány közülük:
2.1. [3]
(1,0) - 2;
(0,1) - 1;
(0,0) - 0.
2.2.
(1,1) - 2;
(0,1) - 1;
(0,0) - 0.
3. Kétbites bináris kódolású három számjegy (2-Bit BinaryCodedTernary, 2B BCT reprezentáció, „kétvezetékes”) a 4 lehetséges kódból mind a 4 kód felhasználásával (a 4 kódból kettő egyet kódol és a 3-tól szűkebb háromjegyű).
3.1.
Íme az egyik közülük [4] :
(0.0) - "0"
(1.1) - "0"
(0.1) - "-1"
(1.0) - "+1"
4. Három bites bináris kódolású hármas számjegyek (3-Bit BinaryCodedTernary, 3B BCT ábrázolás, "három vezetékes") 8 lehetséges kódból 3 kóddal:
A lehetséges 3B BCT háromjegyű kódolási rendszerek száma megegyezik az ismétlés nélküli kombinációk számával :
Íme néhány közülük:
3.1.
(1,0,0) - 2;
(0,1,0) - 1;
(0,0,1) - 0.
3.2.
(0,1,1) - 2;
(1,0,1) - 1;
(0,1,0) - 0.
3.3.
(1,1,1) - 2;
(0,1,1) - 1;
(0,0,1) - 0.
3.4.
(0,0,0) - 2;
(1,0,0) - 1;
(1,1,0) - 0.
3.5.
(1,0,0) - 2;
(1,1,0) - 1;
(1,1,1) - 0.
3.6.
(0,1,1) - 2;
(0,0,1) - 1;
(0,0,0) - 0.
3.7.
(1,0,1) - 2;
(0,1,0) - 1;
(0,0,0) - 0
stb.
Bitenkénti összehasonlításban a hármas számrendszer nagyobb kapacitású, mint a kettes számrendszer.
A kilenc számjegyű bináris kód számkapacitású, a hármas kód pedig a szám kapacitása, vagyis kétszer annyi.
A huszonhét számjegyű bináris kód számkapacitású, a hármas kód pedig számkapacitású , vagyis ennek a többszöröse.
A hármas pozíciós exponenciális aszimmetrikus számrendszer a karakterek számát tekintve (háromjegyű decimális számban 3 * 10 = 30 karakter) a helyzeti exponenciális aszimmetrikus számrendszerek közül a leggazdaságosabb. [5] [6] [7] [8] [9] A. Kushnerov [6] ezt a tételt Neumann Jánosnak tulajdonítja .
Fordításhoz egy decimális egész számot elosztunk 3-mal a maradékkal (egész osztás), amíg a hányados nagyobb, mint nulla. A balról jobbra az utolsótól az elsőig írt maradékok a teljes decimális szám egész szám, nem szimmetrikus hármas megfelelői. [10] [11]
Példa: a 48 10.10 decimális egész szám aszimmetrikus hármas egész számmá alakul:
szám = 48 10.10 osztva 3-mal, hányados = 16, maradék a 0 = 0
hányados = 16 10.10 osztva 3-mal , 5, hányados a 1 = 1
hányados = 5 10,10 osztva 3-mal, hányados = 1, maradék a 2 = 2
hányados = 1 10,10 osztva 3-mal, hányados = 0, maradék a 3 = 1
hányados nem nagyobb nullánál, az osztás kész.
Most, az utolsótól az elsőig balról jobbra írva az összes maradékot, az eredményt kapjuk: 48 10,10 \u003d (a 3 a 2 a 1 a 0 ) 3,3 \u003d 1210 3,3 .
A helyzeti egész szimmetrikus hármas számrendszert Fibonacci (Pisai Leonardo) (1170-1250) olasz matematikus javasolta a "súlyprobléma" megoldására. [12] A legjobb súlyrendszer problémájával Luca Pacioli (XV. század) foglalkozott. Ennek a problémának egy speciális esetét a francia matematikus, Claude Bachet de Meziriac "Szórakoztató problémák gyűjteménye" című könyvében tették közzé 1612-ben (C. G. Bachet "Matematikán alapuló játékok és problémák" című könyvének orosz fordítását Szentpéterváron adták ki. Pétervár csak 1877-ben). 1797-ben Oroszországban törvényt adtak ki az ivás- és kenyérmérések helyes súlyának megállapításáról az Orosz Birodalomban mindenütt. Az áruk mérlegeléséhez csak a következő súlyok megengedettek: 1 és 2 font, 1, 3, 9, 27 font és 1, 3, 9, 27 és 81 orsó . A törvény mellékleteként táblázatot tettek közzé az áruk 1 fonttól 40 fontig történő mérésére 1, 3, 9, 27 font súlyokkal és az áruk 1 orsótól 96 orsóig történő mérésére 1, 3, 9 súlyokkal, 27 és 81 orsók [13] . Leonard Euler szentpétervári akadémikus foglalkozott ezzel a problémával , később pedig D. I. Mengyelejev is érdeklődött . [14] [15] [16] [17] [18]
A karos mérlegen történő mérlegelés szimmetriáját ősidők óta használják, és súlyt adnak az árukkal ellátott tálhoz. A hármas számrendszer elemei az ókori sumérok számrendszerében, [19] a mérték-, súly- és pénzrendszerekben voltak, amelyekben 3-mal egyenlő mértékegységek voltak. De csak a szimmetrikus hármas Fibonacci-számrendszerben mindkét ezek a tulajdonságok kombinálódnak.
A szimmetrikus rendszer lehetővé teszi a negatív számok ábrázolását külön mínuszjel használata nélkül. A 2-es számot az 1-es szám jelöli a hármasok helyén, és a szám (mínusz egy) az egységek helyén. A −2 számot a hármasok helyén lévő szám (mínusz egy), az egységek helyén az 1-es szám jelöli.
A hármas szimmetrikus számrendszer számjegyei (karakterei) és a hármas aszimmetrikus számrendszer számjegyei (karakterei) között hat lehetséges egyezés lehetséges:
egy. | 2. | 3. | négy. | 5. | 6. | |
---|---|---|---|---|---|---|
egy | 2 | egy | 0 | 0 | 2 | egy |
0 | egy | 0 | 2 | egy | 0 | 2 |
egy | 0 | 2 | egy | 2 | egy | 0 |
A 2. szerint a 0 és 1 számértékek tárolásra kerülnek.
Tizedes rendszer | −9 | −8 | −7 | −6 | −5 | −4 | −3 | −2 | −1 | 0 | egy | 2 | 3 | négy | 5 | 6 | 7 | nyolc | 9 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Terner aszimmetrikus | −100 | −22 | −21 | −20 | −12 | −11 | −10 | −2 | −1 | 0 | egy | 2 | tíz | tizenegy | 12 | húsz | 21 | 22 | 100 |
Háromszög szimmetrikus | 100_ _ | 101_ _ | 1 1 1 | 1 10 | 1 11 | tizenegy | 1 0 | 1 1 | egy | 0 | egy | 1 1 | tíz | tizenegy | 1 11 | 1 1 0 | 1 1 1 | 10 1 | 100 |
A hármas szimmetrikus számrendszerben az 1 -es jel helyettesíthető az i vagy a 2-es előjellel (nem a számmal), a második esetben pedig a {2,0,1} hármas aszimmetrikus rendszer előjelei használhatók a hármas szimmetrikus számrendszer {-1,0,+1}.
Tekintettel arra, hogy a 3-as bázis páratlan, a hármas rendszerben lehetséges a számok nullára szimmetrikus elrendezése: −1, 0, 1, amely hat értékes tulajdonsághoz kapcsolódik:
A pozitív és negatív számjegyek lehetővé teszik a pozitív és negatív számok közvetlen ábrázolását. Ebben az esetben nincs szükség speciális előjelbitre, és nem kell további (vagy inverz) kódot megadni a negatív számokkal végzett aritmetikai műveletek végrehajtásához. A hármas szimmetrikus számrendszerben ábrázolt számokkal kapcsolatos minden műveletet természetesen a számok előjeleit figyelembe véve hajtjuk végre. Egy szám előjelét a szám legjelentősebb számjegyének előjele határozza meg: ha pozitív, akkor a szám pozitív, ha negatív, akkor a szám negatív. Egy szám előjelének megváltoztatásához meg kell változtatni az összes számjegyének előjelét (vagyis meg kell fordítani a kódját Lukasiewicz-féle inverzióval). Például:
A számjegyértékek szimmetrikus elrendezésének másik hasznos következménye a számok kerekítési problémájának hiánya: az elvetett alsó számjegyek által képviselt számrész abszolút értéke soha nem haladja meg a szám megfelelő részének abszolút értékének felét. a tárolt számjegyek legkisebb jelentőségű számjegyéhez. Ezért egy szám kisebb számjegyeinek elvetése eredményeként a legjobb közelítést kapjuk adott számú fennmaradó számjegyre, és nincs szükség kerekítésre.
A számok decimális rendszerből hármas rendszerbe való átszámítását és a súlyokkal kapcsolatos ennek megfelelő kérdést a [20] [21] könyvek részletesen ismertetik . Azt is elmondja, hogy az orosz gyakorlatban a hármas súlyrendszert használják.
A hármas számrendszerben 0, 1, −1 számokkal írt bármely szám ábrázolható a 3 szám egész hatványainak összegeként, és ha az 1 a szám hármas reprezentációjának adott bitjében van, akkor az ennek a bitnek megfelelő 3-as szám hatványa a „+” előjellel szerepel az összegben, ha a szám –1, akkor a „-”, ha pedig a szám 0, akkor egyáltalán nem szerepel . Ez a képlettel ábrázolható
, ahol - a szám egész része,
ráadásul a K együtthatók felvehetik a(1, 0, −1 } értékeket).
Ahhoz, hogy a hármas rendszerben bemutatott szám decimális rendszerré alakuljon át, az adott szám minden egyes számjegyének számjegyét meg kell szorozni az ennek a számjegynek megfelelő 3-as szám hatványával (tizedes ábrázolásban), és össze kell adni a kapott termékeket.
2 | 02 | tíz | tizenegy |
---|---|---|---|
egy | 01 | 02 | tíz |
0 | 00 | 01 | 02 |
+ | 0 | egy | 2 |
egy | 00 | 01 | 1 1 |
---|---|---|---|
0 | 0 1 | 00 | 01 |
egy | 1 1 | 0 1 | 00 |
+ | egy | 0 | egy |
A parancsok hármas kódban történő megjelenítése programozáskor és gépbe történő bevitelkor kényelmetlen és nem gazdaságos, ezért a gépen kívül a parancsábrázolás kilenc tizedes jegyét alkalmazzák. Kilenc számjegy hármas számjegypárokra van leképezve:
A gépből való kivonáskor a negatív decimális számjegyeket betűk jelölik:
decimális számjegy | ||||
---|---|---|---|---|
A latin ábécé betűje | Z | Y | x | W |
Az orosz ábécé betűje | C | Nál nél | x | ÉS |