Позиционная система со знаком цифр; представление может быть не уникальным
В математической записи чисел представление цифр со знаком представляет собой позиционную систему счисления с набором цифр со знаком, используемых для кодирования целых чисел .
Представление знаковых цифр можно использовать для быстрого сложения целых чисел, поскольку оно позволяет исключить цепочки зависимых переносов. [1] В двоичной системе счисления особым случаем представления знаковых цифр является несмежная форма , которая может обеспечить преимущества в скорости с минимальными затратами на пространство.
История
Проблемы с расчетами побудили первых авторов Колсона (1726) и Коши (1840) использовать представление знаковых цифр. Дальнейший шаг по замене отрицательных цифр новыми был предложен Селлингом (1887) и Каджори (1928).
В 1928 году Флориан Каджори отметил повторяющуюся тему знаковых цифр, начиная с Колсона (1726 г.) и Коши (1840 г.). [2] В своей книге «История математических обозначений » Каджори назвал раздел «Отрицательные числа». [3] Для полноты картины Колсон [4] использует примеры и описывает сложение (стр. 163–4), умножение (стр. 165–6) и деление (стр. 170–1), используя таблицу кратных делителя. Он объясняет удобство аппроксимации усечением при умножении. Колсон также разработал инструмент (таблицу подсчета), которая производила расчеты с использованием знаковых цифр.
Эдуард Селлинг [5] предлагал инвертировать цифры 1, 2, 3, 4 и 5 для обозначения отрицательного знака. Он также предложил snie , jes , jerd , reff и niff в качестве имен для устного использования. В большинстве других ранних источников над цифрой использовалась черта, обозначающая ее отрицательный знак. Другое использование знаковых цифр в Германии было описано в 1902 году в энциклопедии Кляйна . [6]
Определение и свойства
Набор цифр
Позвольте быть конечным набором числовых цифр с мощностью (Если , то позиционная система счисления тривиальна и представляет только тривиальное кольцо ), причем каждая цифра, обозначаемая как for , известна как основание системы счисления или основание счисления . может использоваться для представления цифр со знаком, если оно связано с уникальной функцией, такой что для всех
. Эта функция строго и формально устанавливает, как целочисленные значения присваиваются символам/глифам в одном из преимуществ этого формализма заключается в том, что определение «целые числа» (как бы они ни были определены) не связаны с какой-либо конкретной системой их записи/представления; таким образом, эти две разные (хотя и тесно связанные) концепции остаются отдельными.
![{\displaystyle b>1}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle b\leq 1}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle d_ {я}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle б}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle f_{\mathcal {D}}:{\mathcal {D}}\rightarrow \mathbb {Z} }](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle f_{\mathcal {D}}(d_{i})\equiv i{\bmod {b}}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle 0\leq я<b.}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle f_ {\mathcal {D}},}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle {\mathcal {D}}.}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
можно разделить на три различных набора , , и , представляющих положительные, ноль и отрицательные цифры соответственно, так что все цифры удовлетворяют , все цифры удовлетворяют и все цифры удовлетворяют . Мощность is , мощность is и мощность is , давая количество положительных и отрицательных цифр соответственно, таких что . ![{\displaystyle {\mathcal {D}}_{+}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle {\mathcal {D}}_{0}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle {\mathcal {D}}_{-}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle d_{+}\in {\mathcal {D}}_{+}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle f_{\mathcal {D}}(d_{+})>0}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle d_{0}\in {\mathcal {D}}_{0}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle f_{\mathcal {D}}(d_{0})=0}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle d_{-}\in {\mathcal {D}}_{-}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle f_{\mathcal {D}}(d_{-})<0}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle {\mathcal {D}}_{+}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle b_ {+}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle {\mathcal {D}}_{0}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle b_{0}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle {\mathcal {D}}_{-}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle b_ {-}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle b=b_{+}+b_{0}+b_{-}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
Представления сбалансированной формы
Представления сбалансированной формы — это представления, в которых для каждой положительной цифры существует соответствующая отрицательная цифра такая, что . Следует, что . Только нечетные базы могут иметь представления сбалансированной формы, так как в противном случае она должна быть противоположной самой себе и, следовательно, 0, но . В сбалансированной форме отрицательные цифры обычно обозначаются как положительные цифры с чертой над цифрой, как для . Например, набор цифр сбалансированной троичной системы будет состоять из , и . Это соглашение принимается в конечных полях нечетного простого порядка : [7]![{\displaystyle d_ {+}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle d_ {-}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle f_{\mathcal {D}}(d_{+})=-f_{\mathcal {D}}(d_{-})}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle b_{+}=b_{-}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle d_{b/2}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle 0\neq {\frac {b}{2}}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle d_{-}\in {\mathcal {D}}_{-}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle d_{-}={\bar {d}}_{+}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle d_{+}\in {\mathcal {D}}_{+}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle {\mathcal {D}}_{3}=\lbrace {\bar {1}},0,1\rbrace }](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle f_{{\mathcal {D}}_{3}}({\bar {1}})=-1}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle f_{{\mathcal {D}}_{3}}(0)=0}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle f_{{\mathcal {D}}_{3}}(1)=1}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle q}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle \mathbb {F} _{q}=\lbrace 0,1,{\bar {1}}=-1,...d={\frac {q-1}{2}},\ { \bar {d}}={\frac {1-q}{2}}\ |\ q=0\rbrace .}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
Двойное представление цифр со знаком
Каждый набор цифр имеет двойной набор цифр , заданный обратным порядком цифр с изоморфизмом, определяемым . В результате для любого знаково-цифрового представления кольца системы счисления , построенного из с оценкой , существует двойственное знаково-цифровое представление , , построенное из с оценкой , и изоморфизм, определенный , где - аддитивный обратный оператор . Набор цифр для представлений сбалансированной формы является самодвойственным .![{\displaystyle {\mathcal {D}}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle g:{\mathcal {D}}\rightarrow {\mathcal {D}}^{\operatorname {op} }}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle -f_{\mathcal {D}}=g\circ f_{{\mathcal {D}}^{\operatorname {op} }}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle N}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle v_{\mathcal {D}}:{\mathcal {N}}\rightarrow N}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle N}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle {\mathcal {N}}^{\operatorname {op} }}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle v_{{\mathcal {D}}^{\operatorname {op} }}: {\mathcal {N}}^{\operatorname {op} }\rightarrow N}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle h:{\mathcal {N}}\rightarrow {\mathcal {N}}^{\operatorname {op} }}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle -v_{\mathcal {D}}=h\circ v_{{\mathcal {D}}^{\operatorname {op} }}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle -}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle N}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
Для целых чисел
Учитывая набор цифр и функцию, определенные выше, давайте определим целочисленную эндофункцию следующим образом:![{\displaystyle {\mathcal {D}}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle T:\mathbb {Z} \rightarrow \mathbb {Z}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle T(n)={\begin{cases}{\frac {nf(d_{i})}{b}} & {\text{if }}n\equiv i{\bmod {b}}, 0\leq i<b\end{cases}}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
Если единственной периодической точкой является фиксированная точка , то набор всех знаковых представлений целых чисел, используя , задается плюсом Клини , набором всех конечных объединенных строк цифр , содержащих хотя бы одну цифру, с . Каждое представление знаковых цифр имеет оценку.
![{\displaystyle \mathbb {Z} }](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle {\mathcal {D}}^{+}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle d_{n}\ldots d_{0}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle n\in \mathbb {N}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle v_{\mathcal {D}}:{\mathcal {D}}^{+}\rightarrow \mathbb {Z} }](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
.
Примеры включают сбалансированную троичную систему с цифрами . ![{\displaystyle {\mathcal {D}}=\lbrace {\bar {1}},0,1\rbrace }](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
В противном случае, если существует ненулевая периодическая точка , то существуют целые числа, которые представлены бесконечным числом ненулевых цифр в . Примеры включают стандартную десятичную систему счисления с набором цифр , которая требует бесконечного числа цифр для представления аддитивной обратной величины , как , и позиционную систему счисления с набором цифр с , которая требует бесконечного количества цифр для представления числа. номер , как .![{\displaystyle Т}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle {\mathcal {D}}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle -1}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle T_{\operatorname {dec} }(-1)={\frac {-1-9}{10}}=-1}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle {\mathcal {D}}=\lbrace {\text{A}},0,1\rbrace }](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle f({\text{A}})=-4}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle {\text{A}}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle 2}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle T_{\mathcal {D}}(2)={\frac {2-(-4)}{3}}=2}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
Для десятичных дробей
Если целые числа могут быть представлены плюсом Клини , то набор всех знаковых представлений десятичных дробей или -адических рациональных чисел задается декартовым произведением плюса Клини , набором всех конечных объединенных строк цифры , содержащие хотя бы одну цифру, синглтон , состоящий из точки счисления ( или ), и звезда Клини , набор всех конечных объединенных строк цифр с . Каждое представление знаковых цифр имеет оценку.![{\displaystyle {\mathcal {D}}^{+}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle \mathbb {Z} [1\обратная косая черта b]}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle {\mathcal {D}}^{+}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle {\mathcal {P}}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle .}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle {\mathcal {D}}^{*}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle d_{-1}\ldots d_{-m}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle м,n\in \mathbb {N}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle v_{\mathcal {D}}:{\mathcal {Q}}\rightarrow \mathbb {Z} [1\обратная косая черта b]}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle v_{\mathcal {D}}(q)=\sum _{i=-m}^{n}f_{\mathcal {D}}(d_{i})b^{i}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
Для действительных чисел
Если целые числа могут быть представлены плюсом Клини , то набор всех знаковых представлений действительных чисел определяется как декартово произведение плюса Клини , набора всех конечных объединенных строк цифр , содержащих хотя бы одну цифру. , синглтон , состоящий из точки счисления ( или ), и канторова пространства , набора всех бесконечных объединенных строк цифр , с . Каждое представление знаковых цифр имеет оценку.
![{\displaystyle \mathbb {R}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle {\mathcal {D}}^{+}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle {\mathcal {P}}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle .}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle d_{-1}d_{-2}\ldots }](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle n\in \mathbb {N}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle v_{\mathcal {D}}:{\mathcal {R}}\rightarrow \mathbb {R} }](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
.
Бесконечный ряд всегда сходится к конечному действительному числу.
Для других систем счисления
Все базовые цифры могут быть представлены как подмножество , набора всех дважды бесконечных последовательностей цифр в , где - набор целых чисел , а кольцо базовых цифр представлено формальным кольцом степенных рядов , дважды бесконечным рядом![{\displaystyle б}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle {\mathcal {D}}^{\mathbb {Z} }}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle {\mathcal {D}}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle \mathbb {Z} }](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle \mathbb {Z} [[b,b^{-1}]]}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle \sum _{i=-\infty }^{\infty }a_{i}b^{i}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
где для . ![{\displaystyle a_{i}\in \mathbb {Z} }](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle я\in \mathbb {Z}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
Целые числа по модулю степени b
Набор всех представлений целых чисел со знаком по модулю
, задается набором , набором всех конечных объединенных строк цифр длины , с . Каждое представление знаковых цифр имеет оценку.![{\displaystyle \mathbb {Z} \обратная косая черта b^{n}\mathbb {Z} }](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle {\mathcal {D}}^{n}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle d_{n-1}\ldots d_{0}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle п}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle n\in \mathbb {N}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle v_{\mathcal {D}}:{\mathcal {D}}^{n} \rightarrow \mathbb {Z} /b^{n}\mathbb {Z} }](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle v_{\mathcal {D}}(m)\equiv \sum _{i=0}^{n-1}f_{\mathcal {D}}(d_{i})b^{i} \bmod {b}}^{n}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
Группы Прюфера
Группа Прюфера — это факторгруппа целых чисел и -адических рациональных чисел. Набор всех знаково-цифровых представлений группы Прюфера задается звездой Клини , набором всех конечных объединенных строк цифр с . Каждое представление знаковых цифр имеет оценку.![{\displaystyle \mathbb {Z} (b^{\infty})=\mathbb {Z} [1\обратная косая черта b]/\mathbb {Z} }](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle {\mathcal {D}}^{*}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle d_{1}\ldots d_{n}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle n\in \mathbb {N}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle v_{\mathcal {D}}:{\mathcal {D}}^{*}\rightarrow \mathbb {Z} (b^{\infty })}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle v_{\mathcal {D}}(m)\equiv \sum _{i=1}^{n}f_{\mathcal {D}}(d_{i})b^{-i}{\ бмод {1}}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
Группа кругов
Группа кругов — это факторгруппа целых и действительных чисел. Набор всех знаково-цифровых представлений группы кругов задается канторовым пространством , набором всех бесконечных справа объединенных строк цифр . Каждое представление знаковых цифр имеет оценку.
![{\displaystyle {\mathcal {D}}^{\mathbb {N} }}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle d_{1}d_{2}\ldots }](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle v_{\mathcal {D}}:{\mathcal {D}}^{\mathbb {N} }\rightarrow \mathbb {T} }](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle v_{\mathcal {D}}(m)\equiv \sum _{i=1}^{\infty }f_ {\mathcal {D}}(d_{i})b^{-i} \bмод {1}}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
Бесконечный ряд всегда сходится .
b -адические целые числа
Набор всех знаково-цифровых представлений -адических целых чисел задается канторовым пространством , набором всех бесконечных слева объединенных строк цифр . Каждое представление знаковых цифр имеет оценку.![{\displaystyle б}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle {\mathcal {D}}^{\mathbb {N} }}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle \ldots d_{1}d_{0}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle v_{\mathcal {D}}:{\mathcal {D}}^{\mathbb {N} }\rightarrow \mathbb {Z} _{b}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle v_{\mathcal {D}}(m)=\sum _{i=0}^{\infty }f_ {\mathcal {D}}(d_{i})b^{i}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
б -адические соленоиды
Набор всех знаково-цифровых представлений -адических соленоидов задается пространством Кантора , набором всех дважды бесконечных объединенных строк цифр . Каждое представление знаковых цифр имеет оценку.![{\displaystyle б}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle {\mathcal {D}}^{\mathbb {Z} }}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle \ldots d_{1}d_{0}d_{-1}\ldots }](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle v_{\mathcal {D}}:{\mathcal {D}}^{\mathbb {Z} }\rightarrow \mathbb {T} _{b}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle v_{\mathcal {D}}(m)=\sum _{i=-\infty }^{\infty }f_ {\mathcal {D}}(d_{i})b^{i}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
В письменной и устной речи
Индоарийские языки
В устной и письменной формах чисел в индоарийских языках используются отрицательные числительные (например, «ун» на хинди и бенгали , «ун» или «унна» на пенджаби , «экон» на маратхи ) для чисел от 11 до 90, которые заканчиваются девяткой. Ниже показаны цифры, за которыми следуют их имена, для пенджабского языка (префикс «ik» означает «один»): [8]
- 19 онни, 20 вих, 21 икки
- 29 унатти, 30 тих, 31 икатти
- 39 унтали, 40 чали, 41 иктали
- 49 унанджа, 50 панджа, 51 икванджа
- 59 унахат, 60 сат, 61 икахат
- 69 унаттар, 70 саттар, 71 ихаттар
- 79 унаси, 80 асси, 81 икиаси
- 89 унанве, 90 наббе, 91 икиннавен.
Точно так же в языке сесото отрицательные числа используются для образования цифр 8 и 9.
- 8 робели (/Ро-бэй-ди/), что означает «сломать два», то есть два пальца вниз.
- 9 робонг (/Ro-bong/), что означает «сломать один», то есть один палец вниз.
Классическая латынь
В классической латыни [ 9] целые числа 18 и 19 на практике не имели ни устной, ни письменной формы, включая соответствующие части для «восемь» или «девять», несмотря на то, что они существовали. Вместо этого в классической латыни
- 18 = duodēvīgintī («два из двадцати»), (IIXX или XIIX),
- 19 = ундэвигинти («один из двадцати»), (IXX или XIX)
- 20 = вигинти («двадцать»), (ХХ).
Для последующих целых чисел [28, 29, 38, 39, ..., 88, 89] аддитивная форма в языке была гораздо более распространена, однако для перечисленных чисел по-прежнему предпочтительна вышеуказанная форма. Следовательно, приближаясь к тридцати, цифры выражались как: [10]
- 28 = duodētrīgintā («два из тридцати»), еще реже vīgintī Octō / Octō et vīgintī («двадцать восемь / восемь и двадцать»), (IIXXX или XXIX против XXVIII, последний полностью вытеснен).
- 29 = undētrīginta («один из тридцати»), несмотря на менее предпочтительную форму, также была в их распоряжении.
Это одна из основных основ рассуждений современных историков, объясняющая, почему вычитающие I- и II- были так распространены в этом диапазоне кардиналов по сравнению с другими диапазонами. Числа 98 и 99 также могли быть выражены в обеих формах, однако «от двух до ста» могло звучать немного странно - очевидным свидетельством является редкое появление этих чисел, записанных вычитательным способом в подлинных источниках.
Финский язык
Существует еще один язык, обладающий этой функцией (пока лишь в следах), однако он до сих пор активно используется. Это финский язык , где (прописанные) цифры используются таким образом, если встречается цифра 8 или 9. Схема такая: [11]
- 1 = «yksi» (Примечание: yhd- или yht- в основном, когда нужно отклонить; например, «yhdessä» = «вместе, как одно [сущность]»)
- 2 = «какси» (также обратите внимание: кахде-, кахте- при отклонении)
- 3 = "колме"
- 4 = "нелья"
...
- 7 = "сейтсемен"
- 8 = «ках(д)ексан» (осталось два [чтобы дойти])
- 9 = "yh(d)eksän" (остался один [чтобы дойти до него])
- 10 = «кымменен» (десять)
Приведенный выше список не является особым случаем, следовательно, он встречается и в более крупных кардиналах, например:
- 399 = "kolmesataayhdeksänkymmentäyhdeksän"
Подчеркивание этих признаков сохраняется даже в самых коротких разговорных формах числительных:
- 1 = "уу"
- 2 = "каа"
- 3 = "куу"
...
- 7 = "сейска"
- 8 = «каси»
- 9 = "йси"
- 10 = "кимппи"
Однако это явление не оказывает никакого влияния на письменные цифры, финны используют стандартную западно-арабскую десятичную систему счисления.
Учет времени
В английском языке время принято называть, например, «семь до трех», «до» выполнения отрицания.
Другие системы
Существуют и другие базы знаковых цифр, такие как база . Ярким примером этого является кодировка Бута , в которой цифры установлены с помощью и , но используется база . Стандартная двоичная система счисления будет использовать только цифры значений .![{\displaystyle b\neq b_{+}+b_{-}+1}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle {\mathcal {D}}=\lbrace {\bar {1}},0,1\rbrace }](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle b_{+}=1}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle b_{-}=1}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle b=2<3=b_{+}+b_{-}+1}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle \lbrace 0,1\rbrace}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
Обратите внимание, что нестандартные представления знаковых цифр не уникальны. Например:
![{\displaystyle 0111_{\mathcal {D}}=4+2+1=7}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle 10{\bar {1}}1_{\mathcal {D}}=8-2+1=7}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle 1{\bar {1}}11_{\mathcal {D}}=8-4+2+1=7}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle 100{\bar {1}}_{\mathcal {D}}=8-1=7}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
Несмежная форма (NAF) кодировки Бута гарантирует уникальное представление для каждого целочисленного значения. Однако это применимо только для целочисленных значений. Например, рассмотрим следующие повторяющиеся двоичные числа в NAF:
![{\displaystyle {\frac {2}{3}}=0.{\overline {10}}_{\mathcal {D}}=1.{\overline {0{\bar {1}}}}_{ \mathcal {D}}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
Смотрите также
Примечания и ссылки
- ^ Дхананджай Фатак, И. Корен (1994) Гибридные системы счисления со знаковыми цифрами: унифицированная структура для представлений избыточных чисел с ограниченными цепочками распространения переноса
- ^ Огюстен-Луи Коши (16 ноября 1840 г.) «Sur les moyens d'eviter les erreurs dans les Calculs numerique», Comptes rendus 11:789. Также найден в комплектах Oevres Ser. 1, том. 5, стр. 434–42.
- ^ Каджори, Флориан (1993) [1928-1929]. История математических обозначений . Дуврские публикации . п. 57. ИСБН 978-0486677668.
- ^ Джон Колсон (1726) «Краткий отчет об отрицательно-утвердительной арифметике», Philosophical Transactions of the Royal Society 34:161–173. Доступен как ранний журнальный контент на сайте JSTOR.
- ^ Эдуард Селлинг (1887) Eine neue Rechenmachine , стр. 15–18, Берлин
- ^ Рудольф Мемке (1902) «Numerisches Rechen», §4 Beschränkung in den verwendeten Ziffern, энциклопедия Кляйна , I-2, стр. 944.
- ^ Хиршфельд, JWP (1979). Проективные геометрии над конечными полями . Издательство Оксфордского университета . п. 8. ISBN 978-0-19-850295-1.
- ^ Пенджабские цифры из Quizlet
- ^ Дж. Мэтью Харрингтон (2016) Краткое описание древней латинской грамматики
- ^ [1] из английского Викисловаря
- ^ [2] из Киелитоимистон санакирьи
- Дж. П. Балантин (1925) «Цифра вместо отрицательной единицы», American Mathematical Monthly 32:302.
- Луи Хан, Дондон Чен, Сок-Бум Ко, Хан А. Вахид «Неспекулятивный сумматор десятичных знаков со знаком» из факультета электротехники и вычислительной техники, Университет Саскачевана .