Sisteme numerice în cultură | |
---|---|
indo-arabă | |
arabă tamilă birmană |
Khmer Lao Mongolian Thai |
Est asiatic | |
Chineză Japoneză Suzhou Coreeană |
Bețe de numărat vietnameze |
Alfabetic | |
Abjadia armeană Aryabhata greacă chirilică |
Akshara Sankhya , evreică etiopiană georgiană |
Alte | |
babilonian egiptean etrusc roman danubian |
Attic Kipu Mayan Aegean KPPU Simboluri |
pozițional | |
2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 8 , 10 , 12 , 16 , 20 , 60 | |
Nega-pozițional | |
simetric | |
sisteme mixte | |
Fibonacci | |
nepozițională | |
Singular (unar) |
Sistemul numeric ternar este un sistem numeric pozițional cu o bază întreagă egală cu 3.
Disponibil în două versiuni: asimetric și simetric.
În sistemul numeric ternar asimetric, numerele {0,1,2} sunt mai des folosite, iar în sistemul numeric ternar simetric, semnele {−,0,+}, {−1,0,+1}, { 1 ,0,1}, { 1 ,0,1}, {i,0,1}, {N,O,P}, {N,Z,P} și cifrele {2,0,1}, {7 ,0,1} . Imprimările computerului Setun au folosit codul {unu,0,1} [1] . Cifrele Trinity pot fi notate cu oricare trei caractere {A,B,C}, dar trebuie să specificați suplimentar prioritatea caracterelor, de exemplu, A<B<C.
În electronica digitală , indiferent de varianta sistemului de numere ternar, o cifră ternară în sistemul de numere ternar corespunde unui declanșator ternar pe cel puțin trei invertoare cu logică de intrare sau două declanșatoare binare pe cel puțin patru invertoare cu logică de intrare.
Un exemplu de reprezentare a numerelor într-un sistem de numere ternar asimetric este intrarea în acest sistem de numere întregi pozitive:
Numar decimal | 0 | unu | 2 | 3 | patru | 5 | 6 | 7 | opt | 9 | zece |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
număr ternar | 0 | unu | 2 | zece | unsprezece | 12 | douăzeci | 21 | 22 | 100 | 101 |
Dacă există 10 cifre în sistemul numeric zecimal și ponderile cifrelor adiacente diferă de 10 ori (cifra una, cifra zecilor, cifra sutele), atunci în sistemul ternar sunt utilizate doar trei cifre, iar ponderile cifrelor adiacente diferă de trei ori (cifra unu, cifra trei, cifra nouă, ...). Numărul 1, scris mai întâi în stânga virgulei, denotă o unitate; același număr, scris al doilea în stânga virgulei, denotă un triplu etc.
Sistemul de numere ternare asimetrice este un caz special de sisteme de numere poziționale exponențiale pereche (combinate), în care a k este din mulțimea ternară a={0,1,2}, b=3, ponderile cifrelor sunt 3 k .
Sisteme numerice exponențialeÎn sistemele de numere ternare poziționale exponențiale, sunt utilizate două sisteme:
Un număr întreg în sistemul de numere pozițional exponențial este reprezentat ca suma produselor valorilor în cifre (cifre) - prin puterea k -a a numărului b :
, Unde:Fiecare produs dintr-o astfel de notație se numește cifră (a, b).
Cu c=b , (b, b) -ary sisteme de numere se formează cu produsul - a k b k și suma - , care, cu b = 3 , se transformă în obișnuitul (3,3) -ary (ternar) sistem de numere. La scriere, primul index este adesea omis, uneori, când există o mențiune în text, se omite și al doilea index.
Factorul de ponderare al cifrei - b k - este atribuit și, în cazul general, poate fi o funcție exponențială opțională a numărului cifrei - k și opțional o putere de 3 . Setul de valori a k este mai limitat și mai legat de partea hardware - numărul de stări stabile ale declanșatorilor sau numărul de stări ale unui grup de declanșatori într-un bit al registrului . În cazul general, a k poate fi opțional și din mulțimea ternară a={0,1,2}, dar pentru ca un sistem pereche să fie ternar și numit ternar, cel puțin unul dintre cele două sisteme trebuie să fie ternar. o k --lea mai aproape de hardware și printr - o k --lea din mulțimea a={0,1,2} sau din mulțimea a={-1,0,+1}, se determină sistemul de codificare: ternar asimetric sau ternar simetric.
Sisteme de numere ternare exponențialeUn număr întreg din sistemul ternar pozițional exponențial este scris ca o secvență a cifrelor sale (șiruri de cifre), listate de la stânga la dreapta, în ordinea descrescătoare a priorității cifrelor:
În sistemele de numere exponențiale, valorilor cifrelor li se atribuie coeficienți de greutate , acestea sunt omise în notație, dar se înțelege că k -a cifră de la dreapta la stânga are un coeficient de greutate egal cu .
Din combinatorie se știe că numărul de coduri înregistrate este egal cu numărul de plasări cu repetări :
unde a = 3 este o mulțime de 3 elemente a = {0, 1, 2}, din care sunt luate cifrele a k , n este numărul de elemente (cifre) din numărul x 3, b .
Numărul de coduri înregistrate nu depinde de baza funcției exponențiale - b , care determină intervalul de valori reprezentat de numerele x 3, b .
Un număr fracționar este scris și reprezentat ca
unde m este numărul de cifre ale părții fracționale a numărului din dreapta punctului zecimal;
În unele cazuri, acest lucru poate să nu fie suficient; în astfel de cazuri, pot fi utilizate sisteme de numere încorporate (comentate), quad și alte sisteme numerice.
Sisteme de numere ternare cu un factor suplimentarÎn sistemele de numere ternare poziționale exponențiale, un factor suplimentar poate fi introdus în greutatea cifrei. De exemplu, factorul (b/c):
În general, c≠3.
Când a k din a={0,1,2}, b=3 și c=3, se formează sistemul de numere ternar asimetric obișnuit.
Cu a=2, b=3 și c=2, se formează un sistem numeric (2,3,2)-ari cu un coeficient suplimentar de greutate non-întreg în produs egal cu (3/c)=(3/2 )=1,5.
Pentru alte valori ale lui a, b și c, alte sisteme de numere poziționale exponențiale sunt formate cu un factor suplimentar (b/c), al cărui număr este infinit.
Sunt posibile și seturi infinite de alte sisteme de numere compuse.
O cifră ternară poate fi codificată în moduri diferite.
Sisteme de codare pe trei niveluri pentru cifre ternare1. Codarea pe trei niveluri a cifrelor ternare (3-Level LevelCoded Ternary, 3L LCT, „single-wire”):
numărul de sisteme de codare pe trei niveluri pentru cifre ternare este egal cu numărul de permutări :
1.1. Simetric {-1,0,+1}
+U - (+1) ;
0 - (0);
-U - (-1),
1,2. Deplasat cu +1 {0,1,2}
1.3. Deplasat cu +2 {1,2,3}
2. Cifre ternare codificate binar pe doi biți (2-Bit BinaryCodedTernary, reprezentare 2B BCT, „două fire”) folosind 3 coduri din 4 posibile [2] :
numărul posibilelor sisteme de codificare cu cifre ternare 2B BCT este egal cu numărul de combinații fără repetare :
Iată câteva dintre ele:
2.1. [3]
(1,0) - 2 ;
(0,1) - 1;
(0,0) - 0.
2.2.
(1,1) - 2;
(0,1) - 1;
(0,0) - 0.
3. Cifre ternare codificate binar pe doi biți (2-Bit BinaryCodedTernary, reprezentare 2B BCT, „două fire”) folosind toate cele 4 coduri din 4 posibile (două dintre cele 4 coduri codifică unul și cifră ternară mai strânsă de la 3).
3.1.
Iată unul dintre ele [4] :
(0.0) - "0"
(1.1) - "0"
(0.1) - "-1"
(1.0) - "+1"
4. Ternar codificat binar pe trei biți cifre (3-Bit BinaryCodedTernary, reprezentare 3B BCT, „trei fire”) folosind 3 coduri din 8 posibile:
Numărul posibilelor sisteme de codificare cu cifre ternare 3B BCT este egal cu numărul de combinații fără repetare :
Iată câteva dintre ele:
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.
etc.
În comparație pe biți, sistemul numeric ternar este mai încăpător decât sistemul numeric binar.
Cu nouă cifre, codul binar are capacitatea de numere, iar codul ternar are capacitatea numărului, adică de două ori mai mult.
Cu douăzeci și șapte de cifre, codul binar are capacitatea de numere, iar codul ternar are capacitatea de numere, adică este de ori mai mare.
Sistemul de numere asimetric exponențial pozițional ternar în ceea ce privește numărul de caractere (într-un număr zecimal de trei cifre 3 * 10 = 30 de caractere) este cel mai economic dintre sistemele de numere asimetrice exponențiale poziționale. [5] [6] [7] [8] [9] A. Kushnerov [6] atribuie această teoremă lui John von Neumann .
Pentru translație, un număr întreg zecimal este împărțit la 3 cu un rest (diviziunea întregului) atâta timp cât cât este mai mare decât zero. Resturile, scrise de la stânga la dreapta de la ultimul la primul, sunt echivalentul ternar nesimetric întreg al întregului număr zecimal. [10] [11]
Exemplu: număr întreg zecimal 48 10,10 va fi convertit în întreg ternar asimetric:
număr = 48 10,10 împărțit la 3, cât = 16, rest a 0 = 0
cât = 16 10,10 împărțit la 3 = 5, rest a 1 = 1 câte
= 5 10,10 împărțit la 3, cât = 1, rest a 2 = 2
cât = 1 10,10 împărțit la 3, cât = 0, rest a 3 = 1
cât nu mai mare decât zero, împărțirea este completă.
Acum, scriind toate resturile de la ultimul la primul de la stânga la dreapta, obținem rezultatul 48 10.10 \u003d (a 3 a 2 a 1 a 0 ) 3.3 \u003d 1210 3.3 .
Sistemul de numere ternare simetrice de poziții întregi a fost propus de matematicianul italian Fibonacci (Leonardo din Pisa) (1170-1250) pentru a rezolva „problema greutății”. [12] Problema celui mai bun sistem de greutăți a fost luată în considerare de Luca Pacioli (sec. XV). Un caz special al acestei probleme a fost publicat în cartea matematicianului francez Claude Bachet de Meziriac „Colecția de probleme distractive” în 1612 (traducerea în limba rusă a cărții de C. G. Bachet „Jocuri și probleme bazate pe matematică” a fost publicată în St. Petersburg abia în 1877). În 1797, în Rusia a fost emisă o lege „Cu privire la stabilirea greutăților corecte pentru băuturi și măsuri de pâine peste tot în Imperiul Rus”. Pentru cântărirea mărfurilor au fost permise numai greutăți cu următoarele greutăți: 1 și 2 lire, 1, 3, 9, 27 de lire și 1, 3, 9, 27 și 81 de bobine . Ca anexă la lege, a fost publicat un tabel pentru cântărirea mărfurilor de la 1 liră la 40 de lire folosind greutăți de 1, 3, 9, 27 de lire și pentru cântărirea mărfurilor de la 1 bobină la 96 de bobine cu greutăți de 1, 3, 9, 27 și 81 bobine [13] . În această problemă s-a angajat academicianul din Sankt Petersburg Leonard Euler , iar mai târziu D. I. Mendeleev a fost interesat . [14] [15] [16] [17] [18]
Simetria la cântărirea pe o balanță cu pârghie a fost folosită din cele mai vechi timpuri, adăugând o greutate la un castron cu mărfuri. Elementele sistemului de numere ternare se aflau în sistemul numeric al vechilor sumerieni, [19] în sistemele de măsuri, greutăți și bani, în care existau unități egale cu 3. Dar numai în sistemul numeric ternar simetric Fibonacci ambele aceste proprietăți sunt combinate.
Sistemul simetric vă permite să reprezentați numere negative fără a utiliza un semn minus separat. Numărul 2 este reprezentat de numărul 1 în locul celor trei și numărul (minus unu) în locul unităților. Numărul −2 este reprezentat de numărul (minus unu) în locul celor trei și numărul 1 în locul unităților.
Există șase corespondențe posibile între cifrele (caracterele) sistemului numeric simetric ternar și cifrele (caracterele) ale sistemului numeric asimetric ternar:
unu. | 2. | 3. | patru. | 5. | 6. | |
---|---|---|---|---|---|---|
unu | 2 | unu | 0 | 0 | 2 | unu |
0 | unu | 0 | 2 | unu | 0 | 2 |
unu | 0 | 2 | unu | 2 | unu | 0 |
Conform 2., valorile numerice 0 și 1 sunt stocate.
Sistemul zecimal | −9 | −8 | −7 | −6 | −5 | −4 | −3 | −2 | −1 | 0 | unu | 2 | 3 | patru | 5 | 6 | 7 | opt | 9 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Ternar asimetric | −100 | −22 | −21 | −20 | −12 | −11 | −10 | −2 | −1 | 0 | unu | 2 | zece | unsprezece | 12 | douăzeci | 21 | 22 | 100 |
Ternar simetric | 100 _ | 101 _ | 1 1 1 | 1 10 | 1 11 | unsprezece | 1 0 | 1 1 | unu | 0 | unu | 1 1 | zece | unsprezece | 1 11 | 1 1 0 | 1 1 1 | 10 1 | 100 |
În sistemul numeric ternar simetric, semnul 1 poate fi înlocuit cu semnul (nu numărul) i sau 2 și, în al doilea caz, semnele sistemului ternar asimetric {2,0,1} pot fi folosite pentru sistem de numere simetric ternar {-1,0,+1}.
Datorită faptului că baza 3 este impară, în sistemul ternar, este posibilă o aranjare a numerelor simetrică față de zero: −1, 0, 1, care este asociat cu șase proprietăți valoroase:
Având cifre pozitive și negative, permite reprezentarea directă atât a numerelor pozitive, cât și a celor negative. În acest caz, nu este nevoie de un bit de semn special și nu trebuie introdus niciun cod suplimentar (sau invers) pentru a efectua operații aritmetice cu numere negative. Toate acțiunile asupra numerelor reprezentate în sistemul numeric simetric ternar sunt efectuate, desigur, ținând cont de semnele numerelor. Semnul unui număr este determinat de semnul cifrei celei mai semnificative a numărului: dacă este pozitiv, atunci numărul este pozitiv, dacă este negativ, atunci numărul este negativ. Pentru a schimba semnul unui număr, trebuie să schimbați semnele tuturor cifrelor acestuia (adică, inversați codul său prin inversarea lui Lukasiewicz). De exemplu:
O altă consecință utilă a dispunerii simetrice a valorilor cifrelor este absența problemei rotunjirii numerelor: valoarea absolută a părții numărului reprezentată de cifrele inferioare aruncate nu depășește niciodată jumătate din valoarea absolută a părții din număr corespunzătoare. la cifra cea mai puțin semnificativă a cifrei celei mai puțin semnificative dintre cifrele stocate. Prin urmare, ca urmare a eliminării cifrelor minore ale unui număr, cea mai bună aproximare a acestui număr se obține pentru un anumit număr de cifre rămase și nu este necesară rotunjirea.
Conversia numerelor din sistemul zecimal în sistemul ternar și întrebarea corespunzătoare despre greutăți sunt descrise în detaliu în cărțile [20] [21] . De asemenea, povestește despre utilizarea sistemului ternar de greutăți în practica rusă.
Orice număr scris în sistemul numeric ternar cu numerele 0, 1, -1 poate fi reprezentat ca sumă a puterilor întregi ale numărului 3, iar dacă numărul 1 se află în bitul dat al reprezentării ternare a numărului, atunci puterea numărului 3 corespunzător acestui bit este inclusă în suma cu semnul „+”, dacă numărul este −1, atunci cu semnul „-”, iar dacă numărul este 0, atunci nu este inclus deloc . Aceasta poate fi reprezentată prin formula
, Unde - partea întreagă a numărului,
în plus, coeficienții K pot lua valorile { 1, 0, −1 }.
Pentru ca numărul prezentat în sistemul ternar să fie convertit în sistemul zecimal, este necesar să se înmulțească cifra fiecărei cifre a numărului dat cu puterea numărului 3 corespunzător acestei cifre (în reprezentare zecimală) și se adaugă produsele rezultate.
2 | 02 | zece | unsprezece |
---|---|---|---|
unu | 01 | 02 | zece |
0 | 00 | 01 | 02 |
+ | 0 | unu | 2 |
unu | 00 | 01 | 1 1 |
---|---|---|---|
0 | 0 1 | 00 | 01 |
unu | 1 1 | 0 1 | 00 |
+ | unu | 0 | unu |
Reprezentarea comenzilor în cod ternar la programare și la intrarea într-o mașină este incomodă și neeconomică, prin urmare, în afara mașinii, este utilizată forma cu nouă zecimale de reprezentare a comenzii. Nouă cifre sunt mapate la perechi de cifre ternare:
La retragerea din mașină, cifrele zecimale negative sunt notate cu litere:
cifra zecimală | ||||
---|---|---|---|---|
Litera alfabetului latin | Z | Y | X | W |
Litera alfabetului rus | C | La | X | ȘI |