本文為“2022年第四屆數學文化征文活動

生活中的“家常便飯”——數的表示方法

作者 : 林華展

作品編号：057

暑假裡，我饒有興緻地看着一本書，而這本書，便是日本作家遠山啟寫的——《數學女王的邀請 : 初等數論入門》。而其中的第三章——數的表示方法，令我記憶深刻。

其實，早在五千多年前，世界就誕生了第一個文明——華夏文明。而人民最早的記事、記數方式，便是“結繩記事”（如圖1）。這是古人擺脫時空限制記錄事實、進行傳播的一種手段之一，它發生在語言産生以後、文字出現之前的漫長年代裡。而雖然這提供了記憶方法，但當時的單位并不怎麼統一（如圖2），導緻了一些重要信息的錯誤記載。幸好，公元三世紀，一位古印度的科學家發明了數字。那為什麼叫“阿拉伯”數字呢？其實在兩百年後，團結在伊斯蘭教下的阿拉伯人征服了周圍的民族，建立了東起印度，西從非洲到西班牙的阿拉伯帝國。

後來，這個伊斯蘭大帝國分裂成東、西兩個國家。由于這兩個國家的各代君王都獎勵文化和藝術，所以兩國的首都都非常繁榮，而其中特别繁華的是東都--巴格達，西來的希臘文化，東來的印度文化都彙集到這裡來了。阿拉伯人将兩種文化理解消化，從而創造了獨特的——阿拉伯文化。

大約700年前後，阿拉伯人征服了旁遮普地區，他們吃驚地發現:被征服地區的數學比他們先進。于是設法吸收這些數字。正由于數字從阿拉伯興盛并且阿拉伯人對數學研究的确作出了很多的曆史貢獻，便叫“阿拉伯數字”。

而在這以前的歐洲人民，隻會用身體部位計數，非常麻煩。有沒有什麼更便利的計數方式呢？于是，“十進制”就随之誕生。

所謂“十進制”，是指一種“每數到十個，就捆成一捆”的計數方法，如果将一個小立方體看做“1”，那麼表示出來将會這樣（如圖4）。

這時不難發現一個點：自然數是無窮無盡的。無論一個自然數有多大，隻要我們耐心地不斷累加1，最終一定能得到它（如圖5）.

正如古人所說：“千裡之行，始于足下。”如果想一目了然地觀察自然數，我們可以嘗試把它們排列到一條間隔均為1 的射線上。(如圖6)所示，射線的左端為1，向右則是無限延伸的。

這就是我們目前在用的數的名稱體系，不過它也存在缺陷。這迫使我們在數增長十倍時創造出對應的計數單位。這樣計算起來很麻煩，比如我們無法快速計算出“七百八十六”加“二百五十五”的結果。有沒有什麼方法克服用漢字表示的缺陷呢？這時，阿拉伯數字登場了。

阿拉伯數字的一大特征就是使用了。所謂“位值原理”,是指:仔細調查用“每數到十個，就捆成一捆”的形式表示的各個計數單位的個數，并按照從高到低的計數單位順序寫個數（相信大家能立馬理解），（如圖7）一個數可以用好幾種方式表達：而怎樣用一個通用公式表示出這種形式呢？可以将341寫成：的形式，那麼一個任意n位數就可以寫成

但現在來說，還有許多種進制，最常用的有二進制、八進制和十六進制，若設進制數為z，那麼z進制的數為“逢z進一”。如果z>10，那麼以z=16為例，各個數代表字符：

這不是生活中常用的方法，卻在科學、軍事、醫學上發揮着重要的作用。但怎麼互相轉換呢？其實十進制轉z進制可以用“除z取餘，逆序排列”方法。這樣的方法在一開始令我震驚，但現在漸漸理解了，其實也不難，隻要這樣計算就可以了（如圖8）：

而十進制轉z進制則更為簡單，用的是“按權相加法”（如圖9）,隻要把各位數拆後處理再相加即可。

二進制是個巧妙的計算方法。為什麼呢？這時候，乘法可不用再背乘法表了。例如計算13*19,而且19=24 2 1，13*19=13*(24 2 1)=13*16 13*4 13*1=208 26 13=247,所以13*19=247。是不是很巧妙啊？

生活中像非十進制類計算的地方還有很多：電子電路采用二進制是最方便的，因此二進制得到了普遍地運用。由于采用二進制會使數字位數變得很長，而十六進制和八進制與二進制之間的互換十分方便，因此程序員經常使用十六進制和八進制，但當前的計算機系統使用的基本上是二進制系統，還有很多例子：三進制：一季度有三個月 四進制：一年有四季度 七進制：一周有七天 九進制：冬天交九，一個交九為九天 十二進制：一年有十二個月；生肖為十二年一輪回......

總而言之，萬物都離不開數，而從數裡延伸出的進制，則優點更加明顯，為人們提供了便利，讓人們從中受益。數學之美令人折服，期待它帶給我們美好的未來!

已發文章>>

001 閱讀《數學的故事》有感

002 我想和數學談場戀愛

003 數學“化錯”中的美

004 讓數學思考成為數學課堂的主旋律

005 盧梭的“錯”？

006 數學教學案例《找次品》

007 基于優化學生數學思維的高效課堂創建——以等腰三角形的判定一課為例

008 從特殊到一般，引導數學思維

009 數學文化融入家庭教育的研究

010 sin 震蕩函數的圖像分析

011 四階幻方的“太極圖”性質

012 無理數的定義和實數理論的建立

013 一個容易被忽視的問題——數學文化

014 “雙減”背景下初中數學學科的合作學習方式探究

015 中學數學德育滲透的方法與路徑

016 《數學的力量》讀後感

017 基于數學文化的單元統整教學設計——以“圓的認識與面積”教學為例

018 有助于數的理解的數字圈環

019 以折疊為例，探究生長型數學教學模式

020 我從事數學科普寫作的經驗與啟示

021 在閱讀中滋長智慧——讀《教育智慧從哪裡來》有感

022 學習數學史 做數學的使者

023 開數學文化之窗 啟數學文化魅力——閱讀《美麗的數學》有感

024 “文學獨白”——數學教學因你而精彩

025 如何用多面體三等分正方體

026 HPM視角下《圓的周長》教學設計

027 被誤解的“勾股定理”

028 好玩的數學

029 幫小青蛙設計一個井

030 萬物的基礎——數學——讀《從一到無窮大》有感

031 讀《孫子算經》雞兔同籠問題有感

032 HPM視角下高中數學多樣化作業的設計

033 攀越高峰的領路人——數學文化

034 我的好兄弟：數學

035 細嗅數學文化之香

036 藤蔓的喜悅

037 物理力學中數學的影子

038 複數外傳

039 函數的曆史和發展

040 數學文化與我

041 數學之趣

042 探索數學知識背後的秘密

043 數學文化和我的數學學習

044 古代算數幾何形體——陽馬與鼈臑

045 數學文化與我的數學學習

046 我與數學文化

047 “形象”的數學

048 站在巨人的肩膀上學習數學

049 從數學文化和個人影響的角度剖析對數的曆史

050 論數學文化

051 我與數學文化

052 正弦定理的源起與應用

053 數學文化融入初中數學教學的實踐與思考

054 給數字愛好者的1個全新的0至9數字思考挑戰及應用問題

056 奇妙的規律

更多精彩资讯请关注tft每日頭條，我们将持续为您更新最新资讯!