Ero sivun ”Lukujärjestelmä” versioiden välillä
[arvioimaton versio] | [arvioimaton versio] |
Poistettu sisältö Lisätty sisältö
pEi muokkausyhteenvetoa |
|||
Rivi 1:
'''Lukujärjestelmä''' tarkoittaa kokonaisvaltaista tapaa, jolla luvut ''sanotaan'', ''kirjoitetaan'' tai ''koodataan''. Muinaisina aikakausina ihmiset ovat keksineet lukuisia erilaisia tapoja ilmaista lukumääriä. Nykyinen laajalle levinnyt tapa käyttää 10-kantaista kantalukujärjestelmää ja paikkamerkintää ei ole tälläkään hetkellä ainoa tapa esittää lukuja, mutta se lienee tehokkain ja monikäyttöisin esitystapa.
Lukujärjestelmät vaihtelevat aikakausien, etnisten ryhmien, kielten ja tilanteiden mukaan. Esimerkiksi ranskalainen nimeää lukusanat eri tavalla kuin hän muodostaa ne numeroilla käyttäen kymmenjärjestelmä. Englantilainen saattaa käyttää matematiikassa desimaalijärjestelmää, mutta mittaustulosten käsittelyssä hän voi siirtyä käyttämään duodesimaalijärjestelmää. Etelä-Afrikassa ihmiset voidat ilmaista luvut alkeellisella tavalla, mutta Suomessa tietokoneiden ohjelmoijat saattavat käyttää kolmea kantalukujärjestelmää rinnakkain. Useat käytetyt lukujärjestelmät ovat moniulotteisia kulttuurin ja ajan suhteen.
==Kantalukujärjestelmät==
{{Pääartikkeli|[[Kantalukujärjestelmä]]}}
Kantalukujärjestelmä hyödyntää kiinteän [[kantaluku|kantaluvun]] tuomaa säännöllisyyttä yhdistettynä [[paikkamerkintä]]än, jolla luvun esitystapa pelkistyy yksinkertaiseksi.
Suomenkin kouluissa opetettava kymmenkantainen [[desimaalijärjestelmä]] on tunnetuin kantalukujärjestelmä. Siinä pienet luvut esitetään yksinumeroisena merkintänä 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 ja 9. Kaksinumeroiset merkinnät ovat 10, 11, 12, 13,..., 19, 20, 21,..., 30,...,40,...,50,... ja 99. Ne tulkitaan luvuksi, joka lasketaan 10 = 9 + 1, 11 = 1•10 + 1,..., 32 = 3•10 + 2,... . Kolminumeroisten lukujen arvot lasketaan esimerkiksi 346 = 3•10² + 4•10 + 6.
On mahdollista rakentaa myös muihin kuin kokonaislukuihin perustuvia lukujärjestelmiä. Esimerkiksi [[pii (vakio)|piin]] potenssisarjalle (n<sub>0</sub> + n<sub>1</sub>π + n<sub>2</sub>π<sup>2</sup> + ...) perustuva lukujärjestelmä pystyy merkitsemään täsmällisesti joidenkin irrationaalisten funktioiden arvoja.▼
Tietotekniikan takia yleinen [[binäärijärjestelmä]] on kaksikantainen kantalukujärjestelmä. Siinä pienet luvut esitetään yksinumeroisena merkintänä 0 ja 1. Kaksinumeroiset merkinnät ovat 10 ja 11. Ne tulkitaan luvuksi, joka lasketaan 10 = 1 + 1 ja 11 = 1•2 + 1 (desimaalijärjestelmässä). Kolminumeroisten lukujen arvot lasketaan esimerkiksi 101 = 1•2² + 0•2 + 1. Jotta lukija tunnistaisi eri kantalukujärjestelmien lukuesitykset, merkitään sen kantaluku alaindeksinä viimeisen numeron alakulmaan. Siten voidaan edelliset kaksi esimerkkiä kirjoittaa 2-kantainen 10 on 10<sub>2</sub> = 1<sub>10</sub> + 1<sub>10</sub> = 2<sub>10</sub>, joka on 10-kantainen 2. Sitten 2-kantainen 101 on 101<sub>2</sub> = 1<sub>10</sub>•(2<sub>10</sub>)<sup>2</sup> + 0<sub>10</sub>•2<sub>10</sub> + 1<sub>10</sub> = 5<sub>10</sub>, joka on 10-kantainen 5.
Toinen tietotekniikan yleistämä on [[heksadesimaalijärjestelmä]], joka on 16-kantainen järjestelmä. Siinä pienet luvut esitetään yksinumeroisena merkintänä 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E ja F. Kaksinumeroiset merkinnät ovat 10, 11, 12, 13,..., 19, 1A, 1B, 1C, 1D, 1E, 1F, 20, 21,..., 2E, 2F, 30,...,40,...,90,..., A0, A1,..., AF, B1,..., ja FF. Ne tulkitaan luvuksi, joka lasketaan 10<sub>16</sub> = 15<sub>10</sub> + 1<sub>10</sub> = 16<sub>10</sub>, 1F<sub>16</sub> = 1<sub>10</sub>•16<sub>10</sub> + 15<sub>10</sub> = 31<sub>10</sub>,..., 32 = 3<sub>10</sub>•16<sub>10</sub> + 2<sub>10</sub> = 50<sub>10</sub>,... . Kolminumeroisten lukujen arvot lasketaan esimerkiksi 346<sub>16</sub> = 3<sub>10</sub>•(16<sub>10</sub>)<sup>2</sup> + 4<sub>10</sub>•16<sub>10</sub> + 6<sub>10</sub> = 838<sub>10</sub>.
▲On mahdollista rakentaa myös muihin kuin kokonaislukuihin perustuvia lukujärjestelmiä. Esimerkiksi [[pii (vakio)|piin]] potenssisarjalle (n<sub>0</sub> + n<sub>1</sub>π + n<sub>2</sub>π<sup>2</sup> + ...) perustuva lukujärjestelmä pystyy merkitsemään täsmällisesti joidenkin irrationaalisten funktioiden arvoja. Silloin 32<sub>π</sub> = 3<sub>10</sub>•π<sub>10</sub> + 2<sub>10</sub> = (3•π + 2)<sub>10</sub>.
== Muut lukujärjestelmät ==
===Additiivinen merkintätapa===
{{Pääartikkeli|[[Additiivinen merkintä]]}}
Monet kantalukujärjestelmästä poikkeavat lukujärjestelmät saattavat kantaa sisällään kehityskaarensa varrelta mukanaan tuomia erityispiirteitä. Muinaisia piirteitä ovat esimerkiksi additiivinen tapa muodostaa pienet numerot. Näissä voidaan havaita jäänteitä muinaisesta tavasta laskea lukuja. Jotkut etniset ryhmät käyttivät [[kaksilukujärjestelmä]]ä, jolloin tunnettiin vain kaksi lukusanaa ("yksi" ja "kaksi"), toiset kehittyneempää kolmilukujärjestelmää (lukusanat "yksi", "kaksi" ja "kolme"), hyvin monet viisilukujärjestelmää ja niin edelleen. Luku viisi saatettiin ilmaista "kaksi kaksi yksi", jolloin lukusanat laskettiin yhteen. Tällaista tapaa kutsuttiin additiiviseksi tavaksi laskea, mutta kirjoitetuissa kielissä additiiviseksi merkinnäksi. ***
[[Roomalaiset numerot]] perustuivat aditiiviseen merkintään, koska luvun arvo saatiin laskemalla yhteen numeroiden arvot. Jos luku kirjoitettiin XIII tarkoitti se lukua (X = 10 ja I = 1) 10 + 1 + 1 + 1 = 13. Vuosiluku MMXV tarkoitti 1000 + 1000 + 10 + 5 = 2015. Joskus luvusta tuli pitkä, esimerkiksi MDCCCLXXXVIII eli 1888, mutta toistuvan numeron kertoimia ei käytetty koskaan.
Muitakin additiivista merkintää hydyntäviä kansoja on ollut. [[Babylonialaiset numerot|Babylonialaisten numerot]] perustuivat vain kahden numeroon: 1 ja 10. Näitä kahta merkkiä toistamalla geometrisesti ryhmittäen muodostettiin luvut 1 - 59. Luvun arvo laskettiin laskemalla 10:t ja 1:t yhteen. Tätä tehotonta merkintää seurasi kuitenkin älykäs oivallus, kun keksittiin merkitä 60:ä suurempia luvut paikkamerkintää hyödyntäen.
Myös [[Mayojen numerot|Maya-intiaanien luvut]] perustuivat additiivisuuteen. Pistettä vastasi lukua 1 ja viivaa luku 5. Pisteitä ja viivoja yhdistelemällä voitiin muodostaa luvut 1-19 additiivisesti. Myös mayat kiersivät roomalaisia vaivanneet pitkien lukujen ongelman ottamalla käyttöön paikkamerkinnän 20:tä suuremmille luvuille.
===Numerosymbolien lisääminen ja karsiminen===
Nykyaikaisia piirteitä ovat pienten additiivisesti muodostettujen numeroiden korvaaminen yksittäisillä numerosymboleilla. Kreikkalaisten [[attikalaiset numerot|attikalaiset luvut]] olivat additiivisesti muodostettuja ja korvattiin myöhemmin [[joonialaiset numerot|joonialaisilla luvuilla]]. Esimerkiksi attikalainen luku 27 eli ΔΔΠII (10 + 10 + 5 + 1 + 1) kirjoitettiin myöhemmin joonialaisesti κζʹ (20 + 7). Jokainen luku 1-9 merkittiin eri numerolla, joten I → α, II → β, III → γ, IIII → δ, Π → ε, ΠI → ϝ, ΠII → ζ, ΠIII → η ja ΠIIII → θ. Kymmenluvut saivat vielä omat kirjaimet ι(10), κ(20), λ(30), μ(40), ν(50), ξ(60), ο(70), π(80) ja ϟ(90). Sadoille 100, 200,..., 900 annettiin loput aakkosista ja tuhannet 1000, 2000,... merkittiin taas α, β,...
Joonaialaisilla numeroilla oli omaksujansa muun muassa [[armenialaiset numerot|armenialaissa]], [[Heprealaiset numerot|heprealaisissa]] ja intialaisissa. Ainakin joonialaisia ja intialaisia lukujärjestelmiä kehitettiin edelleen karsimalla tuhansia, satoja ja kymmeniä merkitsevät numerot ja käyttämällä vain numeroita 1-9 paikkamerkinnän turvin.
==Lukusanan lausuminen==
Etninen ryhmä saattaa jatkaa vanhojen lukusanojen käyttöä, vaikka lukujärjestelmä olisi vaihtunutkin. Tästä on selviä esimerkkejä Euroopan kielissäkin.
Englannissa lukusanat "eleven" ja "twelve" poikkeavat muista lukusanoista "thirteen", "fourteen" ja niin edelleen. Nämä ovat jäänteitä 12-järjestelmästä, joita monet englantilaiset mittayksiköt edelleen seuraavat. Lukusana 11 tarkoittaa suomeksi "yksi jäljellä" ja 12 "kaksi jäljellä", jolla tarkoitettiin jäljellä olevien sormien lukumäärää joka puuttui kaikkien 10 sormen jälkeen. <ref name=barrow94/>
Ranskan kielessä on säilynyt piirteitä 20-järjestelmästä. Lukusanat kehittyvät normaalisti pienissä luvuissa, mutta yli 60 merktsevät lukusanat muodostetaan poikkeavasti. Lukusanojen "vingt" ja "viginti" (20), "deux" ja "duo" (2) ja "dix" ja "decem" (10) välillä ei ole mitään yhteyttä. Luku 70 lausutaan ranskaksi "soixante-dix" (60 + 10), 80 "quatre-vingt" (4•20) ja 90 "quatre-vingt-dix" (4•20 + 10). Englannissa oli vielä keskiajalla käytössä saksista lainattu "score" (20) ja Raamatun King James-versiossa sanotaan "three-score years and ten" tarkoittaen 70 vuotta. <ref name=barrow97/>
==Aiheesta muualla==
* [http://ultrastudio.org/en/Number_base_conversion Accurate Base Conversion]
* [http://sciences.aum.edu/~sbrown/Hindu%20Arabic%20and%20Chinese.pdf The Development of Hindu Arabic and Traditional Chinese Arithmetics]
* [http://www.cut-the-knot.org/recurrence/conversion.shtml Implementation of Base Conversion]
* [http://www.codeproject.com/Articles/350252/From-one-to-another-number-system/ From one to another number system]
==Lähteet==
* {{Kirjaviite | Tekijä =Barrow John D. | Nimeke =Lukujen taivas | Suomentaja =Vilikko, Risto | Vuosi =1999 | Julkaisupaikka =Smedjebacken, Ruotsi | Julkaisija =Art House | Tunniste =ISBN 951-884-231-0 | Viitattu = }}
*{{Kirjaviite | Tekijä =Boyer, Carl | Nimeke =Tieteiden kuningatar - Matematiikan historia osa I ja II | Suomentaja =Pietiläinen, Kimmo | Vuosi =1994 | Julkaisupaikka =Juva | Julkaisija =Art House | Tunniste =ISBN 951-884-159-4 | Viitattu = }}
* {{Kirjaviite | Tekijä =Pulkkinen, Jarmo | Nimeke =Sudenluusta supertietokoneeseen | Vuosi =2004 | Julkaisupaikka =Helsinki | Julkaisija =Art House Oy |Isbn =951-884-388-0 | Viitattu = }}
*{{Kirjaviite | Tekijä =Häkkinen Kaisa | Nimeke =Nykysuomen etymologinen sanakirja | Vuosi =2007 | Julkaisupaikka =Juva | Julkaisija =WSOY |Isbn =978-951-27108-7 | Viitattu =19.6.2012 }}
{{viitteet|viitteet=
* <ref name=
* <ref name=barrow97>Barrow John D.: Lukujen taivas, s. 97-98</ref>
}}
|