Számírás, számrendszerek

Ma már mindenkinek természetesnek tűnik a tízes számrendszer használata. Ennek lényege, hogy minden egységből 10 darabot egy újabb, nagyobb egységbe foglalunk. 10 darab egyest új egységbe foglalva azt mondjuk, hogy van 1 darab tízes egységünk. 10 darab tízes egység ad 1 darab 100-as egységet. És így tovább. Azt az értéket, amelyik kifejezi, hogy az adott egységből mennyi van, alaki értéknek nevezzük. A tízes számrendszerben 10 darab különböző jel (számjegy) kell az alaki értékek kifejezéséhez: 0-tól 9-ig. Az, hogy ez az alaki érték melyik helyen fordul elő, megmondja, hogy melyik csoportról van szó, ez a helyérték. Az egyes helyértékek 10 megfelelő hatványával is kifejezhetők: Ezres=103, százas=102, egyesek: 100, tized=10-1 stb. Például: 34 tanuló = 3*10 + 4 tanuló. 134,3 azt jelenti, hogy van egy darab 100-as egységem, 3 darab tízes egységem, van még 4 darab egyesem és van 3 darab tizedem valamiből. 2134,3=2*103+1*102+3*101+4*100+3*10-1.

Ha azonban a csoportosítás nem tízesével történik, akkor egy másik, szintén helyértékes számrendszerhez jutunk. Például legyen a csoportosításunk egysége az 5. Ekkor harmincnégy tanulót ötösével kell csoportosítanunk. Egy öt fős csoport a "tízes", azaz 5-ös helyérték Mivel 5 darab 5 fős csoport fog létrejönni, szükségünk lesz egy "százas", azaz 25=52 helyértékre is. Ezen kívül lesz még egy 5 fős csoport és lesznek négyen ezeken kívül. Harmincnégy tanulóból tehát 1 darab 25-ös, 1 darab 5-ös csoport és még négy tanuló: 1*52+1*51+4*50.=1145 Ilyenkor a számrendszer alapszámát az alsó indexben jelöljük. Természetesen ebben a számrendszerben csak 5 darab alaki értékre van szükség: 0-tól 4-ig.

Általában, ha "g" jelöli egy számrendszer alapszámát, akkor bármely N szám a következő módon írható fel ebben: N=bk*gk+bk-1*gk-1+...b2*g2+b*g+b0*g0+b-1*g-1... Itt a bk az egyes alaki értékeknek megfelelő jelek. Minden esetben annyi különböző alaki értékre (írásjelre, számjegyre) van szükség, amennyi a számrendszer alapszáma. Kisebb alapszám eseten kevesebb alaki értékre, de több helyértékre van szükség. tíznél nagyobb alapszámú számrendszer esetén viszont tíznél több alaki érték, jel kell.

A számítástechnikában igen elterjedt a kettes számrendszer használata. Éppen azért, mert mindössze két darab alaki értékre van szükség, a 0-ra és az 1-re. Viszont ugyanaz a szám sokkal több helyértéket igényel. A harmincnégyet így írhatjuk fel kettes számrendszerben: 1*25+0*24+0*23+0*22+1*21+0*20=1000102

Feladat: (Összefoglaló feladatgyűjtemény 3975. feladat.)

Írja fel a tízes számrendszerben azokat a számokat, amelyek a tizenegyes számrendszerben , a kilences számrendszerben pedig alakban írhatók fel.

A megadott értékek így írhatók fel:

=a0b11=a*112+0*111+b*110, Itt 0<a, b <11 egész számok, =b0a11=b*92+0*91+a*90. Itt pedig 0<a, b <9 egész számok.

Vagyis: a*112+0*111+b*110= b*92+0*91+a*90. azaz 121a+b=81b+a egyenletet kapjuk, ahol a, b <9.

Ezt átrendezve: 120a=80b. Egyszerűsítve: 3a=2b Ezt azt mutatja, hogy b-nek 3-mal, a-nak 2-vel oszthatónak kell lennie. A lehetséges értékek: b= 3 vagy 6, a=2 vagy 4.

A megoldások tehát 20311=2*112+0*111+3*110=2*121+3=24510=3029=3*92+0*91+2*90=3*81+2=24510 illetve:

40611=4*112+0*111+6*110=4*121+6=49010=6049=6*92+0*91+4*90=6*81+4=49010

Ha ezek után kedved van megfejteni egy rejtélyes életrajzot, kattints ide.

Bár számunkra természetes és megszokott a tízes számrendszer, ez azonban csak fokozatosan alakult ki. Több minden őrzi mai napig egyéb számrendszerek emlékét. Gondoljunk az idő, illetve szög mérésénél alkalmazott 60-as váltásra: 60 másodperc 1 perc, 60 perc 1 óra.

A tízes számrendszerünk hindu eredetű, amely arab közvetítéssel jutott el Európába a középkorban. A régebbi időkben az egyes kultúrák más-más módon számoltak.

A mellékelt táblázatban az Kr. e. 3000 körüli sumér és

egyiptomi számjegyeket láthatjuk.

Az ókori Egyiptomban négy számjeggyel le tudták írni a számokat egészen 10000-ig. Külön jelük volt az egyre ( |: egy pálcika), a tízre (Ç : egy fordított U alak), a százra, és az ezerre. Így tehát számrendszerük 10-es számrendszer volt, de helyértéket nem használtak.

Mezopotámiában, Babilonban alapvetően 60-as számrendszert használtak. 1-től 59-ig nem helyértékes módon jelölték a számokat, úgy, hogy a 10-re külön jelük volt. 60-tól 60-as helyértékes számrendszerben számoltak.

Babilóniai számjegyek

Helyértékek használata Mezopotámiában.

Az ókorban a görögöknél is a 10-es, de nem helyértékes számrendszer alakult ki.

 A számokat is az abc betűivel jelölték. Az első 9 számot az abc első 9 betűjével jelölték, a következő 9 betű a 9 darab tízest jelentette, majd 9 darab százast újabb betű. Mivel azonban az abc csak 24 jelből állt, 3 számra külön jelük volt.

Görög számjegyek

A szavak és a számok megkülönbözetése érdekében a számot jelentő szó fölé vízszintes vonalat húztak. Az ezreseket is ugyanezekkel a betűkkel jelölték, de vesszőt tettek eléje. 

Az ókori népek, így a görögök számolást segítő eszköze is az abakusz volt. A jobboldali képen egy görög adószedő látható, amint abakuszon számol

A rómaiak szintén 10-es, de nem helyértékes számrendszerben írták a számokat, de külön jelük volt még az 5, 50 és 500-as értékekre.

Az európai kultúrában még ma is ismertek a római számjegyek:

I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII, IX, X, XI=11, XX=20, L=50, C=100, D=500, M=1000.

Különösen épületek homlokzatán gyakori, hogy az épület elkészülésének dátumát római számjegyekkel írták fel, még jóval indo-arab számjegyek elterjedése után is.

Ezen a képen a budapesti operaház homlokzatán található táblát látjuk. Az opera átadásának évszámát örökítették itt meg római számjegyekkel

MDCCCLXXXIV=1884

A maják számírásáról.

A 3. századból származó leletek tanúsága szerint a maják a 20-as, helyértékes számrendszert használtak. Sőt ebből többféle is elterjedt volt. 1-től 19-ig megvoltak a mellékelt ábrán látható jeleik. A nullát is jelölték.

A jobboldali felső ábrán azt láthatjuk, hogy a maják hogyan írták a 20-t. A kagyló-forma jelöli a nullát, felette pedig a "húszas" helyértéken láthatjuk az 1-t.

Itt pedig a 20+1=21 látható.
Egymás felett egy-egy egyes jelzi a 21-es számot.

Itt pedig a másik fajta számírásukat, az un. fej-számokat láthatjuk.

A maják is használtak a számoláshoz segédeszközt. Az ő abakuszuk "zsinóros" volt. Különböző számú csomó különböző értéket képviselt. Lehet, hogy innen ered: "Csomót kötök a zsebkendőmre...."?

A hinduk ugyan tízes számrendszert használtak, de kezdetben helyérték nélkül. Az i.sz. III.-VI. század táján történt, hogy helyértékes számrendszerben kezdtek számolni. A tízes számrendszer tőlük arab közvetítéssel jutott el Európába a X. és XI. században.