理论教育 思辨数学真谛-进位计数制

思辨数学真谛-进位计数制

时间:2023-12-02 理论教育 版权反馈
【摘要】:进位计数制|形式各异的计数方法|数制是人们利用符号进行计数的科学方法。数制也称计数制,是指用一组固定的符号和统一的规则来表示数值的方法。中国的天文历法数学链接 SHU XUE LIAN JIE进位计数制的三个基本要素进位计数制的三个基本要素数是数位、基数和位权。例如在十进位计数制中,小数点左边第一位位权为100;左边第二位位权为101;左边第三位位权为102。

思辨数学真谛-进位计数制

进位计数制|形式各异的计数方法|

数制是人们利用符号进行计数的科学方法。数制有很多种,在计算机中常用的数制有:十进制二进制十六进制和六十进制。数制也称计数制,是指用一组固定的符号和统一的规则来表示数值的方法。计算机是信息处理的工具,任何信息必须转换成二进制形式数据后才能由计算机进行处理,存储和传输。

世界之大,无奇不有,各国各民族之间在很多方面都有差异。比如语言上就有很大的差异。至今各国、各民族之间的对话还需要有翻译。这是因为早先各国、各民族之间少有来往造成的。而之所以很少来往则是由于交通不畅和信息闭塞造成的。以欧亚大陆和美洲大陆为例,在哥伦布发现美洲大陆以前,欧亚大陆和美洲大陆远隔大洋,千万年间互相不知道对方之存在,又怎么会说同一种语言呢!但是,人类在其发展过程中,却有一个惊人的相同,就是在计数上,几乎都不约而同地十进位。中国的度量衡,在秦以前,各个诸侯国之间并不统一。但统一的都是十进位。秦灭六国统一中国后,也统一了度量衡。度是寸、尺、丈,十寸一尺,十尺一丈。量是升、斗、石,十升一斗,十斗一石。衡是钱、两、斤,十钱一两,但过去十六两是一斤,这是一个奇怪的例外。后来有了钱币,自然也是十进位:十分一角,十角一元。

天干地支在甲骨文中的写法

但是十进位主要还不表现在这里,而表现在:计数到十,便进一位,然后二十、三十……再到十的时候,又进一位到百。百到十,进一位到千。千到十,进一位到万。然后十万、百万、千万,始终都是十进位。以笔者所知,地球上的人类在,计数上都是十进位。

为什么会有这种惊人的相同呢?这同人类的身体有密切的关系。对于人类,皮肤有不同,语言有不同,但相同的都是两只手,两只脚。每只手、每只脚各有五个指头。两只手伸出来则有十个指头。想来最早我们人类计数的时候,最方便的就是拿自己的两只手来比画。伸出几个指头就是几。但最多只能伸出两只手十个指头,再多就没有指头了。怎么办呢?先把这十个指头的数记下来,再重新伸指头。这样一次又一次,自然而然就以十来进位了。可以想见,如果我们人类两只手不是十个指头,而是八个或者十二个,那就会是八进位或十二进位。如果我们人类是三只手,十五个指头,则很可能就是十五进位。由于伸出一只手是五个指头,两只手是十个指头,所以“五”和“十”这两个数很被我们所重视。即以年龄为例,逢五,特别是逢十,大都会隆重地庆祝的。

中国的计数中还有一种以十二为单位的。计年中有“纪”这样一个量词,一纪是十二年。英语则有“打”,一打”也是十二。为什么会有这种十二为单位的计数?显然同一年有十二个月这个数字有关。中国因此还有十二属相,有“子丑寅卯辰巳午未申酉戌亥”。但归根究底还是十进位。无论“纪”还是打”,到十二便进位,10纪、20纪,10打、20打,都是到十二才进位。

不少人在学校开始学习使用量角器的时候,大概都产生过这样的疑问:圆的一周是360°,为什么会是这样呢?更怪的是,角度单位在“度”以下竟然采用的是六十进位,即1°等于60分,1分等于60秒。在历史上甚至还使用过更小的角度单位,那是将秒加以60等分的“thirds”和将“thirds”加以60等分的“fourths”。这后两种角度单位现在已经基本上不使用了。(www.daowen.com)

进位计数制表

如果以前只学习过十进制数字,在刚刚接触到满60进位的单位的时候感到别扭也是不足为怪的。事实上,测量角度也并非一定要使用六十进位制。例如子午仪(一种用来确定恒星通过当地子午线的时刻的仪器,能够测量角度)上的角度刻度,在日本、中国和美国等国家虽然使用的是度、分、秒这样的单位,但是在欧洲的一部分国家,使用的则是把一个直角划分为100个百分度那样的“百分度”单位。那么,角度单位为什么会采用六十进位制呢?这其实是源自天文学。在古代美索不达米亚文明地区,那里的天文学家通过长时间地观察天体来编制历法。他们的历法是把30天当做一个月,把12个月当做一年,因而一年有360天。

古美索不达米亚人使用的那种历法就是将圆周划分为360°的起源。采用这种角度单位,太阳在天空移动的速度是每天前进1°,计算起来十分方便。我们知道采用六十进位的“十干十二支”,是最早出现在中国的一种计数法。即使中国现在普遍使用十进位制,但仍然还能够偶尔看到那种计数法。揣测起来,表示时间的单位“小时”、“分”和“秒”也是采用六十进位。做进一步细分,这大概是因为60正好是10(人的双手具有的手指数)和12(一年具有的月数)的最小公倍数,计算起来特别方便的缘故。例如,把一个圆周作10等分,那是很难通过几何作图来完成的任务。然而,把一个圆周作6等分或者12等分,就是非常简单的事情。在古美索不达米亚文明所使用的楔形文字中已经发现有与1到59相对应的数字。当时的美索不达米亚人不仅使用六十进位制来表示角度,也把这种进位制用于普通计算。60是2、3、4、5、6这几个数的公倍数,因此使用六十进位制进行计算,尤其是进行除法计算,会特别方便。这大概也是使用六十进位制的一个原因。角度的六十进位制可以说是古美索不达米亚文明留给我们的遗产

中国的天文历法

数学链接 SHU XUE LIAN JIE

进位计数制的三个基本要素

进位计数制的三个基本要素数是数位、基数和位权。数位是指数码在一个数中所处的位置;基数是指在某种进位计数制中,每个数位上所能使用的数码的个数,例如十进位计数制中,每个数位上可以使用的数码为0、1、2、3…9十个数码,即其基数为10;位权是指一个固定值,是指在某种进位计数制中,每个数位上的数码所代表的数值的大小,等于在这个数位上的数码乘上一个固定的数值,这个固定的数值就是这种进位计数制中该数位上的位权。数码所处的位置不同,代表数的大小也不同。例如在十进位计数制中,小数点左边第一位位权为100;左边第二位位权为101;左边第三位位权为102。小数点右边第一位位权为10-1;小数点右边第二位位权为10-2以此类推。

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