Закрепление

Домашнее задание.

Закрепление знай, умений, навыков.

Изложение нового материала

Проверка д. з.

Объявление целей занятия.

Лекция №7

Тема: "Системы счисления. Перевод чисел из одной системы счисления в другую"

Ход урока

5. Контроль усвоения полученных знаний – самостоятельная работа и тест.

Проблемная ситуация (предлагается задача, для решения которой не хватает пока знаний)

Ей было 1100 лет,
Она в 101 класс ходила,
В портфеле по 100 книг носила –
Все это правда, а не бред.
Когда, пыля десятком ног,
Она шагала по дороге,
За ней всегда бежал щенок
С одним хвостом, зато стоногий.
Она ловила каждый звук
Своими десятью ушами,
И десять загорелых рук
Портфель и поводок держали.
И десять темно-синих глаз
Рассматривали мир привычно,
Но станет все совсем обычным,
Когда поймете наш рассказ.

или

В архиве математического кружка учащихся шестых классов восьмилетней школы хранился текст весьма любопытного выступления одного из его участников:

«Я, Михаил Кузнецов, родился 102 августа 30302 года. После моего рождения – 20 ребенка в семье – маму наградили орденом «Мать-героиня». Но я, конечно, понимаю, что это обстоятельство не дает мне права задирать нос перед своими старшими 14 братьями и сестрами.

Как и все дети, 12 лет начал учиться в школе. Учусь хорошо: почти всегда получаю балл «10».

С нетерпением ожидал момента вступления в пионеры. Наконец, это свершилось: 20 лет я стал членом Всесоюзной пионерской организации имени В.И. Ленина» и т.д.

Возникает вопрос, как объяснить странные даты и явные противоречия в числах, которые содержаться в выступлении шестиклассника.

Мы привыкли считать предметы десятками: десять единиц образуют десяток, десять десятков - сотню, десять сотен - тысячу и т. д. Наша система счисления десятичная. Но десятичная система не единственно возможная. Вы, наверное, слышали о двенадцатеричной системе счисления (там идет счет на дюжины) или о римской системе счисления.

Что такое система счисления?

Система счисления (СС) — это знаковая система, в которой числа записываются по определенным правилам, с помощью символов некоторого алфавита, называемых цифрами.

Все системы счисления делятся на позиционные и непозиционные.

В позиционных системах счисления значение цифры зависит от ее положения в числе, а в непозиционных – нет.

Римская непозиционная система счисления – самая распространенная из непозиционных СС. В качестве цифр в ней используются: I(1), V(5), X(10), L(50), C(100), D(500), M(1000)

В непозиционных системах вес цифры (т.е. тот вклад, который она вносит в значение числа) не зависит от ее позиции в записи числа. Так, в римской системе счисления в числе ХХХII (тридцать два) вес цифры Х в любой позиции равен просто десяти.

К позиционным системам счисления относятся двоичная, десятичная, восьмеричная, шестнадцатеричная.

В позиционных системах счисления вес каждой цифры изменяется в зависимости от ее положения (позиции) в последовательности цифр, изображающих число. Например, в числе 777,7 первая семерка означает 7 сотен, вторая – 7 единиц, а третья – 7 десятых долей единицы.

Сама же запись числа 777,7 означает сокращенную запись выражения

700 + 70 + 7 + 0,7 = 7•10² + 7•10¹ + 7•10⁰ + 7•10^-1 = 777,7.

Любая позиционная система счисления характеризуется своим основанием.

Основание позиционной системы счисления — это количество различных знаков или символов, используемых для изображения цифр в данной системе.

За основание системы можно принять любое натуральное число — два, три, четыре и т.д. Следовательно, возможно бесчисленное множество позиционных систем: двоичная, троичная, четверичная и т.д. Запись чисел в каждой из систем счисления с основанием q означает сокращенную запись выражения

a_n-1 q^n-1 + a_n-2 q^n-2+... + a₁ q¹ + a₀ q⁰ + a_-1 q^-1 +... + a_-m q^-m,

где a_i – цифры системы счисления; n и m – число целых и дробных разрядов, соответственно.

Как порождаются целые числа в позиционных системах счисления?

В каждой системе счисления цифры упорядочены в соответствии с их значениями: 1 больше 0, 2 больше 1 и т.д.

Продвижением цифры называют замену её следующей по величине.

Продвинуть цифру 1 значит заменить её на 2, продвинуть цифру 2 значит заменить её на 3 и т.д.

Продвижение старшей цифры (например, цифры 9 в десятичной системе) означает замену её на 0.

В двоичной системе, использующей только две цифры – 0 и 1, продвижение 0 означает замену его на 1, а продвижение 1 – замену её на 0.

Для образования целого числа, следующего за любым данным целым числом, нужно продвинуть самую правую цифру числа; если какая-либо цифра после продвижения стала нулем, то нужно продвинуть цифру, стоящую слева от неё.

Применяя это правило, запишем первые десять целых чисел

• в двоичной системе: 0, 1, 10, 11, 100, 101, 110, 111, 1000, 1001;
• в троичной системе: 0, 1, 2, 10, 11, 12, 20, 21, 22, 100;
• в пятеричной системе: 0, 1, 2, 3, 4, 10, 11, 12, 13, 14;
• восьмеричной системе: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 10, 11.

Какие системы счисления используют специалисты для общения с компьютером?

Кроме десятичной широко используются системы с основанием, являющимся целой степенью числа 2, а именно:

• двоичная (используются цифры 0, 1);
• восьмеричная (используются цифры 0, 1,..., 7);
• шестнадцатеричная (для первых целых чисел от нуля до девяти используются цифры 0, 1,..., 9, а для следующих чисел — от десяти до пятнадцати – в качестве цифр используются символы A, B, C, D, E, F).

Полезно запомнить запись в этих системах счисления первых двух десятков целых чисел:

10 - я	2 - я	8 - я	16 - я	10 - я	2 - я	8 - я	16 - я
							A
							B
							C
							D
							E
							F

Из всех систем счисления особенно проста и поэтому интересна для технической реализации в компьютерах двоичная система счисления.

Почему люди пользуются десятичной системой, а компьютеры — двоичной?

Люди предпочитают десятичную систему, вероятно, потому, что с древних времен считали по пальцам, а пальцев у людей по десять на руках и ногах. Не всегда и не везде люди пользуются десятичной системой счисления. В Китае, например, долгое время пользовались пятеричной системой счисления.

А компьютеры используют двоичную систему потому, что она имеет ряд преимуществ перед другими системами:

• для ее реализации нужны технические устройства с двумя устойчивыми состояниями (есть ток — нет тока, намагничен — не намагничен и т.п.), а не, например, с десятью, — как в десятичной;
• представление информации посредством только двух состояний надежно и помехоустойчиво;
• возможно применение аппарата булевой алгебры для выполнения логических преобразований информации;
• двоичная арифметика намного проще десятичной.

Недостаток двоичной системы — быстрый рост числа разрядов, необходимых для записи чисел.

Почему в компьютерах используются также восьмеричная и шестнадцатеричная системы счисления?

Двоичная система, удобная для компьютеров, для человека неудобна из-за ее громоздкости и непривычной записи.

Перевод чисел из десятичной системы в двоичную и наоборот выполняет машина. Однако, чтобы профессионально использовать компьютер, следует научиться понимать слово машины. Для этого и разработаны восьмеричная и шестнадцатеричная системы.

Числа в этих системах читаются почти так же легко, как десятичные, требуют соответственно в три (восьмеричная) и в четыре (шестнадцатеричная) раза меньше разрядов, чем в двоичной системе (ведь числа 8 и 16 – соответственно, третья и четвертая степени числа 2).

Перевод восьмеричных и шестнадцатеричных чисел в двоичную систему очень прост: достаточно каждую цифру заменить эквивалентной ей двоичной триадой (тройкой цифр) или тетрадой (четверкой цифр).

Например:

Чтобы перевести число из двоичной системы в восьмеричную или шестнадцатеричную, его нужно разбить влево и вправо от запятой на триады (для восьмеричной) или тетрады (для шестнадцатеричной) и каждую такую группу заменить соответствующей восьмеричной (шестнадцатеричной) цифрой.

Например,

Как перевести целое число из десятичной системы в любую другую позиционную систему счисления?

При переводе целого десятичного числа в систему с основанием q его необходимо последовательно делить на q до тех пор, пока не останется остаток, меньший или равный q–1. Число в системе с основанием q записывается как последовательность остатков от деления, записанных в обратном порядке, начиная с последнего.

Пример: Перевести число 75 из десятичной системы в двоичную, восьмеричную и шестнадцатеричную:

Ответ: 75₁₀ = 1 001 011₂ = 113₈ = 4B₁₆.

Как пеpевести пpавильную десятичную дpобь в любую другую позиционную систему счисления?

Пpи переводе правильной десятичной дpоби в систему счисления с основанием q необходимо сначала саму дробь, а затем дробные части всех последующих произведений последовательно умножать на q, отделяя после каждого умножения целую часть пpоизведения. Число в новой системе счисления записывается как последовательность полученных целых частей пpоизведения.

Умножение пpоизводится до тех поp, пока дpобная часть пpоизведения не станет pавной нулю. Это значит, что сделан точный пеpевод. В пpотивном случае пеpевод осуществляется до заданной точности. Достаточно того количества цифp в pезультате, котоpое поместится в ячейку.

Пример: Перевести число 0,35 из десятичной системы в двоичную, восьмеричную и шестнадцатеричную:

Ответ: 0,35₁₀ = 0,01011₂ = 0,263₈ = 0,59₁₆.

Как перевести число из двоичной (восьмеричной, шестнадцатеричной) системы в десятичную?

Примеры:

Сводная таблица переводов целых чисел из одной системы счисления в другую

Рассмотрим только те системы счисления, которые применяются в компьютерах — десятичную, двоичную, восьмеричную и шестнадцатеричную.

Для определенности возьмем произвольное десятичное число, например 46, и для него выполним все возможные последовательные переводы из одной системы счисления в другую.

Сводная таблица переводов целых чисел

1. Переведите в двоичную систему десятичные числа:

123, 45, 99, 456, 1024, 4095.

2. Запишите двоичные числа в порядке возрастания:

10, 10101, 10100, 11, 10001.

3. Проверьте равенства:

111₂ = 7₁₀

10110₂ = 22₁₀

1010101₂ = 85₁₀.

4. Позицию в записи двоичного числа принято называть битом. Являются ли битами 1, 3, 10?

5. Как изменится двоичное число 10111, если:

А) заменить последнюю 1 на 0;

В) заменить первую 1 на 0;

С) приписать справа 0?

6. Как изменятся числа 172,34₁₀ и 101,11₂ при перенесении запятой вправо на один (два) знак?

7. Запишите в двоичной системе числа на единицу больше, чем данные: 10, 100, 101, 1011, 111.

8. Запишите числа на единицу меньше, чем данные: 11,101, 110, 100, 1000.

Дата добавления: 2014-01-03