Непозиционные системы счисления: унарная, древнеегипетская, римская

Размещено на http://www.allbest.ru/

Доклад на тему:

«Непозиционные системы счисления: унарная, древнеегипетская, римская»

Учениц 10 класса

Василенко Анны и Хоревой Ксении

1 ПРОИСХОЖДЕНИЕ И ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ СИСТЕМ СЧИСЛЕНИЯ. ГРАНИЦЫ СЧЕТА

На ранних ступенях развития общества люди почти не умели считать. Они отличали друг от друга совокупности двух и трех предметов; всякая совокупность, содержавшая большее число предметов, объединялась в понятии «много». Это был еще не счет, а лишь его зародыш. Впоследствии способность различать друг от друга небольшие совокупности развивалась; возникли слова для обозначений понятий «четыре», «пять», «шесть», «семь». Последнее слово длительное время обозначало также неопределенно большое количество. Наши пословицы сохранили память об этой эпохе («семь раз отмерь - один раз отрежь», «у семи нянек дитя без глазу», «семь бед - один ответ» и т.д.). С усложнением хозяйственной деятельности людей понадобилось вести счет в более обширных пределах. Для этого человек пользовался окружавшими его предметами, как инструментами счета: он делал зарубки на палках и на деревьях, завязывал узлы на веревках, складывал камешки в кучки и т.п. Такой вид счета носит название унарной системы счисления, т.е. система счисления, в которой для записи числа применяется только один вид знаков. Это удобно, так как сразу визуально определяется количество знаков и сопоставляется с количеством предметов, которые эти знаки обозначают. Все мы ходили в первый класс и считали там на счетных палочках - это отзвук той далекой эпохи. Кстати, от счета с помощью камешков ведут свое начало различные усовершенствованные инструменты, как, например, русские счеты, китайские счеты («сван-пан»), древнеегипетский «абак» (доска, разделенная на полосы, куда клались жетоны). Аналогичные инструменты существовали у многих народов. Более того, в латинском языке понятие «счет» выражается словом «calculatio» (отсюда наше слово «калькуляция»); а происходит оно от слова «calculus», означающего «камешек».

Особо важную роль играл природный инструмент человека - его пальцы. Этот инструмент не мог длительно хранить результат счета, но зато всегда был «под рукой» и отличался большой подвижностью. Язык первобытного человека был беден; жесты возмещали недостаток слов, и числа, для которых еще не было названий, «показывались» на пальцах. Поэтому, вполне естественно, что вновь возникавшие названия «больших» чисел часто строились на основе числа 10 - по количеству пальцев на руках; у некоторых народов возникали также названия чисел на основе числа 5 - по количеству пальцев на одной руке или на основе числа 20 - по количеству пальцев на руках и ногах. На первых порах расширение запаса чисел происходило медленно. Сначала люди овладели счетом в пределах нескольких десятков и лишь позднее дошли до сотни. У многих народов число 40 долгое время было пределом счета и названием неопределенно большого количества. В русском языке слово «сороконожка» имеет смысл «многоножка»; выражение «сорок сороков» означало в старину число, превосходящее всякое воображение. На следующей ступени счет достигает нового предела: десяти десятков, и создается название для числа 100. Вместе с тем слово «сто» приобретает смысл неопределенно большого числа. Такой же смысл приобретают потом последовательно числа тысяча, десять тысяч (в старину это число называлось «тьма»), миллион. На современном этапе границы счета определены термином «бесконечность», который не обозначает какое либо конкретное число.

2 РАЗВИТИЕ ПОНЯТИЯ ЧИСЛА

При счете отдельных предметов единица есть наименьшее число; делить ее на доли не нужно, а часто и невозможно (при счете камней прибавление к двум камням половины третьего дает три камня, а не два с половиной). Однако делить единицу на доли приходится уже при грубых измерениях величин, например при измерении длины шагами (два с половиной шага и т.д.). Поэтому уже в отдаленные эпохи создалось понятие дробного числа. Так, в вавилонской системе мер веса (и денег) 1 талант составлял 60 мин, а одна мина - 60 шекелей. Соответственно с этим в вавилонской математике широко употреблялись шестидесятиричные дроби. В древнеримской весовой (и денежной) системе 1 асс делился на 12 унций; сообразно с этим римляне пользовались двенадцатиричными дробями. Наши «обыкновенные дроби» широко употреблялись древними греками и индийцами. Правила действий с дробями, изложенные индийским ученым Брамагуптой (VIII век н.э.), лишь немногим отличаются от наших. Наша запись дробей тоже совпадает с индийской; только дробной черты индийцы не писали; греки записывали сверху знаменатель, а снизу числитель. Индийской обозначение дробей и правила действий над ними были усвоены в IX веке в мусульманских странах благодаря узбекскому ученому Мухаммеду Хорземскому (аль-Хваризми). Они были перенесены в Западную Европу итальянским купцом и ученым Леонардо Фибоначчи из Пизы (XIII век).

Наряду с «обыкновенными» дробями до XVII века применялись (преимущественно в астрономии) шестидесятиричные дроби. Они были вытеснены десятичными дробями, введенными голландским купцом и выдающимся инженером-ученым Симоном Стевином (1548-1620). В дальнейшем оказалось необходимым еще больше расширить понятие числа; последовательно появились числа иррациональные, отрицательные и комплексные. Довольно поздно к семье чисел присоединился нуль. Первоначально слово «нуль» означало отсутствие числа (буквальный смысл латинского слова nullum - «ничто»). Для того чтобы это «ничто» считать числом, появились основания лишь в связи с рассмотрением отрицательных чисел.

3 НЕПОЗИЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ СЧИСЛЕНИЯ

Непозиционные - алфавит которых содержит неограниченное количество символов, причем количественный эквивалент любой цифры постоянен, и зависит только от ее начертания. Позиция цифр в числе значения не имеет. Непозиционные системы строятся по принципу аддитивности (англ.Add - сумма) - количественный эквивалент числа определяется как сумма цифр.

Непозиционной называется такая система счисления, в которой количественный эквивалент каждой цифры не зависит от ее положения (места, позиции) в коде числа.

Непозиционные системы счисления возникли раньше позиционных.

В этих системах счисления значение (величина) числа определяется как сумма или разность цифр в числе.

Непозиционные системы счисления имеют ряд недостатков:

- для записи больших числе приходиться вводить новые цифры;

- невозможно записывать дробные и отрицательные числа;

- сложно выполнять арифметические операции.

Есть много видов Н.С.С. например: Унарная, Древниеегипетская, Алфавитная, Греческая, Римская, Вавилонская.

Рассмотрим некоторые из них.

4 РИМСКАЯ СИСТЕМА ЗАПИСИ

Древние римляне пользовались нумерацией, которая сохраняется до настоящего времени под именем "римской нумерации". Мы пользуемся ею для обозначения юбилейных дат, для нумерации некоторых страниц книги (например, страниц предисловия), глав в книгах, строф в стихотворениях и т. д. В позднейшем своем виде римские цифры выглядят так:

I=1; V=5; X=10; L=50; С=100; D=500; M=1000.

Прежде они имели несколько иную форму. Так, число 1000 изображалось знаком (|), а 500-знаком |).

О происхождении римских цифр достоверных сведений нет. Цифра V могла первоначально служить изображением кисти руки, а цифра Х могла составиться из двух пятерок. Точно так же знак для 1000 мог составиться из удвоения знака для 500 (или наоборот).

В римской нумерации явственно сказываются следы пятеричной системы счисления. В языке же римлян (латинском) никаких следов пятеричной системы нет. Значит, эти цифры были заимствованы римлянами у другого народа (весьма вероятно у этрусков).

Все целые числа (до 5000) записываются с помощью повторения вышеприведенных цифр. При этом, если большая цифра стоит перед меньшей, то они складываются, если же меньшая стоит перед большей (в этом случае она не может повторяться), то меньшая вычитается из большей1). Например, VI=6, т.е. 5+1, IV=4, т.е. 5-1, XL=40, т е. 50-10, LX=60, т.е. 50+10. Подряд одна и та же цифра ставится не более трех раз: LXX=70; LXXX=80; число 90 записывается ХС (а не LXXXX).

Первые 12 чисел записываются в римских цифрах так:

I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII. IX, X, XI, XII.

Примеры:

XXVIII=28; ХХХ1Х=39; CCCXCVII=397; MDCCCXVIII=1818.

Выполнение арифметических действий над многозначными числами в этой записи очень трудно. Тем не менее римская нумерация преобладала в Италии до 13 века, а в других странах Западной Европы - до 16 века.

Римские цифры. Каноническим примером почти непозиционной системы счисления является римская, в которой в качестве цифр используются латинские буквы:

I обозначает 1,

V - 5,

X - 10,

L - 50,

C - 100,

D - 500,

M - 1000

Например, II = 1 + 1 = 2. Здесь символ I обозначает 1 независимо от места в числе.

На самом деле, римская система не является полностью непозиционной, так как меньшая цифра, идущая перед большей, вычитается из неё, например: IV = 4, в то время как: VI = 6

Цифры

Число Римское обозначение:

1 I

5 V

10 X

50 L

100 C

500 D

1000 M

Для закрепления в памяти буквенных обозначений цифр в порядке убывания существует мнемоническое правило:

система счисление унарный римский

Мы Dарим Сочные Lимоны, Хватит Vсем Iх.

Соответственно M, D, C, L, X, V, I.

Примеры. Число Римское обозначение:

0 -

4 IV

8 VIII

9 IX

31 XXXI

46 XLVI

99 XCIX

666 DCLXVI

888 DCCCLXXXVIII

1668 MDCLXVIII

1989 MCMLXXXIX

2009 MMIX

3999 MMMCMXCIX

Для правильной записи больших чисел римскими цифрами необходимо сначала записать число тысяч, затем сотен, затем десятков и, наконец, единиц.

Пример: число 1988. Одна тысяча M, девять сотен CM, восемьдесят LXXX, восемь VIII. Запишем их вместе: MCMLXXXVIII.

Довольно часто, чтобы выделить числа в тексте, над ними рисовали черту: LXIV. Иногда черту рисовали и сверху, и снизу: XXXII - в частности, так принято выделять римские цифры в русском рукописном тексте (в типографском наборе это не используют из-за технической сложности). У других авторов черта сверху могла обозначать увеличение значения цифры в 1000 раз: VM = 6000.

Существует «сокращённый способ» для записи больших чисел, таких как 1999. Он не рекомендуется, но иногда используется для упрощения. Отличие состоит в том, что для уменьшения цифры слева от неё может писаться любая цифра:

- 999. Тысяча M, вычтем 1 (I), получим 999 (IM) вместо CMXCIX. Следствие: 1999 - MIM вместо MCMXCIX

- 95. Сто C, вычтем 5 (V), получим 95 (VC) вместо XCV

- 1950: тысяча M, вычтем 50 (L), получим 950 (LM). Следствие: 1950 - MLM вместо MCML .

Повсеместно записывать число «четыре» как «IV» стали только в XIX веке, до этого наиболее часто употреблялась запись «IIII». Однако запись «IV» можно встретить уже в документах манускрипта «Forme of Cury», датируемых 1390 годом. На циферблатах часов в большинстве случаев традиционно используется «IIII» вместо «IV», главным образом, по эстетическим соображениям: такое написание обеспечивает визуальную симметрию с цифрами «VIII» на противоположной стороне, а перевёрнутую «IV» прочесть труднее, чем «IIII». Применение.

В русском языке римские цифры используются в следующих случаях:

- номер века или тысячелетия: XIX век, II тысячелетие до н. э.;

- порядковый номер монарха: Карл V, Екатерина II;

- номер тома в многотомной книге (иногда - номера частей книги, разделов или глав);

- в некоторых изданиях - номера листов с предисловием к книге, чтобы не исправлять ссылки внутри основного текста при изменении предисловия;

- маркировка циферблатов часов «под старину»;

- иные важные события или пункты списка, например: V постулат Евклида, II мировая война, XXII съезд КПСС и т. п.

В других языках сфера применения римских цифр может иметь особенности, например, в западных странах римскими цифрами иногда записывается номер года.

Для записи чисел в римской системе используются два правила:

-1- каждый меньший знак, поставленный слева от большего, вычитается из него;

-2- каждый меньший знак, поставленный справа от большего, прибавляется к нему.

По причине неудобства и большой сложности в настоящее время римская система счисления используется там, где это действительно удобно: в литературе (нумерация глав), в оформлении документов (серия паспорта, ценных бумаг и др.), в декоративных целях на циферблате часов, в ряде других случаев.

5 ДРЕВНЕЕГИПЕТСКАЯ ДЕСЯТИЧНАЯ НЕПОЗИЦИОННАЯ СИСТЕМА

В древнеегипетской системе счисления, которая возникла во второй половине третьего тысячелетия до н.э., использовались специальные знаки (цифры) для обозначения чисел 1, 10, 102, 103, 104, 105, 106, 107. Числа в египетской системе счисления записывались как комбинации этих «цифр», в которых каждая «цифра» повторялась не более девяти раз.

В основе как единичной, так и древнеегипетской систем счисления лежал простой принцип сложения, согласно которому значение числа равно сумме значений цифр, участвующих в его записи. Ученые относят древнеегипетскую систему счисления к десятичной непозиционной.

6 УНАРНАЯ СИСТЕМА СЧИСЛЕНИЯ

Унарная - это система счисления, в которой для записи чисел используется только один знак - I («палочка»). Следующее число получается из предыдущего добавлением новой I единицы, их количество равно самому числу.

Размещено на Allbest.ru