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数字系统

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PAPER 2 - ⇑ 数据表示基础 ⇑

数字系统 进制 →


数学是计算机科学研究的基础。重要的是,所使用的数学必须明确定义且没有歧义。这从作为数学一部分的数字的定义开始。

这些定义使用集合来描述,其中将单独的物体(在本例中是数字本身)收集在一起以形成一个新的描述性物体。从 0 到 10 的奇数集合可以描述为

O = {1, 3, 5, 7, 9}

O 是集合的名称,数字是形成该集合的物体。

自然数

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数学的基础是计数物体。孩子们从小就学习,不同的物体数量可以用不同的名称来描述,例如五个橘子或十个香蕉。

自然数集 ℕ 包含所有正整数(整数),以及数字 0,可以描述为

ℕ = {0, 1, 2, 3, ...}

请注意,数字是无限的,因此不可能完全定义该集合。在这种情况下,定义前几个值是完全可以接受的。

为了扩展这一点,我们可以包括负值。整数是既可以是正数也可以是负数的整数

ℤ = {..., -3, -2, -1 , 0, 1, 2, 3, ...}

扩展来说,它们包括之前定义的自然数。

有理数

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数字也可以表示为分数。这包括整数和小数部分的数字。例如,整数 5 也可以表示为分数 5/1(它是一个有理数),就像值 1.5 将表示为分数 3/2 一样。我们可以描述一部分有理数集,如下所示

ℚ = {..., -1/3, -1/2, -1/1 , 0, 1/1, 1/2, 1/3, ...}

与之前的集合一样,有理数是无限的。

无理数

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有些数字不能表示为分数。当有理数表示为十进制值时,它们的小数点后将有确定的位数。1/4 是一个有理数,这将表示为十进制值 0.25。带有循环小数部分的数字也是有理数。1/3 将表示为小数 0.3 ̇。

这些数字不以集合的形式描述,因为它们是特殊情况。经常使用的常见无理数使用单独的符号描述

π (Pi)
√2
e (Euler's number)
φ (Golden ratio)

上面描述的所有数字集合都被认为是实数集 ℝ。在数轴上,实数值将是数轴上的任何值。

在一组有序值中,序数表示值的顺序。因此,在集合 S = {"alpha", "beta", "gamma"} 中,对象 "alpha" 是第 1 个,"beta" 是第 2 个,依此类推。

计数和测量

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这些数字集的应用可以在现实世界中看到。自然数用于计数可以观察到的物体,例如桌上的苹果数量

同样,实数用作度量,因为它们能够量化这些值以包含小数部分。

练习:识别以下值的所有可能的数字系统

34

答案

自然数、整数、实数

π

答案

无理数、实数

9/1

答案

有理数、自然数、整数、实数

1/9

答案

有理数、实数

第 3 个

答案

序数

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