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Topos Uranos

सारांश

यह पाठ स्थानीय मान पद्धति का अध्ययन करता है, जिसमें प्रत्येक अंक का मान उस स्थान पर निर्भर करता है जिस पर वह स्थित है। यह सिद्ध करता है कि प्रत्येक प्राकृत संख्या किसी भी आधार b≥2b \geq 2 में एक ही तरह से लिखी जाती है, एक ऐसी विधि से जिसमें आधार से बार-बार भाग दिया जाता है, और सिखाता है कि संख्याओं को आधार 1010 और आधारों 22, 88 और 1616 के बीच कैसे बदला जाए, और इन अंतिम तीनों के बीच द्विआधारी अंकों को समूहों में बाँटकर कैसे। यह दिखाता है कि योग और गुणनफल किसी भी आधार में उन्हीं नियमों से निकाले जाते हैं जिनसे आधार 1010 में, समझाता है कि विभाज्यता की कसौटियाँ क्यों काम करती हैं और उन्हें अन्य आधारों तक विस्तारित करता है, और अंत में संख्यांकन के इतिहास तथा कंप्यूटरों में आधार 22 के उपयोग पर एक टिप्पणी देता है।

अधिगम उद्देश्य

  1. स्थानीय मान पद्धति की व्याख्या करना और किसी भी आधार में लिखी गई संख्या का मान निकालना।
  2. आधार bb में निरूपण के अस्तित्व और अद्वितीयता को सिद्ध करना, और उसे क्रमिक भागों द्वारा प्राप्त करना।
  3. संख्याओं को आधारों 22, 88, 1010 और 1616 के बीच बदलना, और आधार 22 में जोड़ना और गुणा करना।
  4. b−1b - 1 से और b+1b + 1 से विभाज्यता की कसौटियों को आधार bb में सिद्ध करना, और उन्हें आधार 1010 में तथा अन्य आधारों में लागू करना।

स्थानीय मान पद्धति

20252025 लिखते समय चार अंकों को जोड़ा नहीं जाता, बल्कि प्रत्येक अंक को 1010 की उस घात से गुणा किया जाता है जो उसके स्थान पर निर्भर करती है: पहला 22 दो हज़ारों का मान रखता है; दूसरा, दो दहाइयों का। अंक 00 बताता है कि कोई सैकड़ा नहीं है और, अपना स्थान घेरकर, बाकी अंकों को उनके उचित स्थान पर बनाए रखता है।

2025=2⋅103+0⋅102+2⋅10+52025 = 2 \cdot 10^3 + 0 \cdot 10^2 + 2 \cdot 10 + 5

यह सिद्धांत, जिसे स्थानीय मान पद्धति कहते हैं, संख्या 1010 पर निर्भर नहीं करता। यदि b≥2b \geq 2 एक प्राकृत संख्या है, जिसे आधार कहते हैं, तो आधार bb में अंक संख्याएँ 0,1,…,b−10, 1, \ldots, b - 1 हैं, और अंकों का एक अनुक्रम ak,ak−1,…,a1,a0a_k, a_{k-1}, \ldots, a_1, a_0, जहाँ ak≠0a_k \neq 0, इस संख्या को निरूपित करता है

n=akbk+ak−1bk−1+⋯+a1b+a0n = a_k b^k + a_{k-1} b^{k-1} + \cdots + a_1 b + a_0

अंक एक के बाद एक, बाएँ से दाएँ लिखे जाते हैं, और आधार को पादांक के रूप में दर्शाया जाता है: उदाहरण के लिए, 341253412_5 वह संख्या है जो आधार 55 में अंकों 33, 44, 11 और 22 से लिखी जाती है, और इसे “34123412 आधार 55 में” पढ़ा जाता है। कहा जाता है कि aia_i स्थान ii पर है, जो दाईं ओर से 00 से आरंभ करके गिना जाता है। पादांक के बिना, संख्या आधार 1010 में लिखी होती है। आधार 22 में केवल दो अंक होते हैं, 00 और 11, जिन्हें बिट कहते हैं; आधार 1616 में सोलह अंकों की आवश्यकता होती है, और सामान्य दस अंकों में अक्षर A, B, C, D, E और F जोड़े जाते हैं, जिनके मान 1010, 1111, 1212, 1313, 1414 और 1515 हैं।

अब, आधार bb में लिखी गई संख्या का मान bb को बार-बार उभयनिष्ठ गुणनखंड के रूप में बाहर निकालकर निकाला जा सकता है, जिससे घातों की गणना से बचा जाता है: यह हॉर्नर नियम है।

उपप्रमेयहॉर्नर नियम

प्रत्येक kk और सभी संख्याओं a0,a1,…,aka_0, a_1, \ldots, a_k के लिए, गुणनफलों aibia_i b^i का योग aka_k से आरंभ करके और kk बार यह संक्रिया दोहराकर प्राप्त होता है: bb से गुणा करना और अगला गुणांक जोड़ना।

akbk+ak−1bk−1+⋯+a1b+a0=(⋯((akb+ak−1)b+ak−2)⋯ )b+a0a_k b^k + a_{k-1} b^{k-1} + \cdots + a_1 b + a_0 = (\cdots((a_k b + a_{k-1}) b + a_{k-2}) \cdots) b + a_0

प्रमाण kk पर आगमन है जो केवल वितरणशीलता का उपयोग करता है। यह व्यंजक x=bx = b पर बहुपद akxk+⋯+a1x+a0a_k x^k + \cdots + a_1 x + a_0 का मान है, और बहुपदों के बीजगणित वाला पाठ इस पर फिर लौटेगा।

प्रमाण

  1. a0=a0a_0 = a_0

    प्रारंभिक चरण: k=0k = 0 के लिए दोनों पक्ष a0a_0 में बदल जाते हैं, क्योंकि नियम कोई संक्रिया नहीं करता।

  2. ckbk+⋯+c1b+c0=(⋯(ckb+ck−1)⋯ )b+c0\dato{h}{c_k b^k + \cdots + c_1 b + c_0 = (\cdots(c_k b + c_{k-1}) \cdots) b + c_0}

    आगमन परिकल्पना: नियम k+1k + 1 पदों के हर ऐसे योग के लिए सत्य है, जिसके गुणांक कुछ भी हों और जो घात bkb^k तक जाता हो।

  3. ak+1bk+1+⋯+a1b+a0=(ak+1bk+⋯+a2b+a1) b+a0a_{k+1} b^{k+1} + \cdots + a_1 b + a_0 = \resaltar{(a_{k+1} b^k + \cdots + a_2 b + a_1)} \, b + a_0

    मान लीजिए एक योग bk+1b^{k+1} तक जाता है। वितरणशीलता से, अंतिम पद को छोड़कर सभी पदों में से bb को उभयनिष्ठ गुणनखंड के रूप में बाहर निकाला जाता है।

  4. ak+1bk+1+⋯+a1b+a0=((⋯(ak+1b+ak)⋯ )b+a1) b+a0a_{k+1} b^{k+1} + \cdots + a_1 b + a_0 = \resaltar{((\cdots(a_{k+1} b + a_k) \cdots) b + a_1)} \, b + a_0

    कोष्ठक का रूप आगमन परिकल्पना जैसा है, गुणांकों ci=ai+1c_i = a_{i+1} के साथ; उसे नियम से लिखा जाता है, और उसे bb से गुणा करके और a0a_0 जोड़कर k+1k + 1 के लिए नियम प्राप्त होता है। आगमन के सिद्धांत से, यह प्रत्येक kk के लिए सत्य है।

उदाहरणआधार 5 में लिखी गई एक संख्या का मान

वह संख्या, जो आधार 55 में 341253412_5 लिखी जाती है, दो तरीकों से निकालिए: स्थानों के मान जोड़कर और हॉर्नर नियम से।

प्रमाण

  1. 34125=3⋅53+4⋅52+1⋅5+23412_5 = \resaltar{3} \cdot 5^3 + \resaltar{4} \cdot 5^2 + \resaltar{1} \cdot 5 + \resaltar{2}

    प्रत्येक अंक को 55 की उस घात से गुणा किया जाता है जो उसके स्थान के संगत है: 535^3, 525^2, 55 और 11।

  2. 3⋅125+4⋅25+1⋅5+2=375+100+5+2=4823 \cdot \resaltar{125} + 4 \cdot \resaltar{25} + 1 \cdot 5 + 2 = \resaltar{375} + \resaltar{100} + 5 + 2 = \dato{v}{482}

    हम घातें और गुणनफल निकालते हैं, और जोड़ते हैं।

  3. 34125=((3⋅5+4)⋅5+1)⋅5+23412_5 = \resaltar{((3 \cdot 5 + 4) \cdot 5 + 1)} \cdot 5 + 2

    हॉर्नर नियम से हम पहले तीन पदों में से 55 को उभयनिष्ठ गुणनखंड के रूप में बाहर निकालते हैं, और फिर कोष्ठक के पहले दो पदों में से।

  4. 3⋅5+4=19,19⋅5+1=96,96⋅5+2=482\resaltar{3 \cdot 5 + 4} = 19, \quad \resaltar{19 \cdot 5 + 1} = 96, \quad \resaltar{96 \cdot 5 + 2} = \resaltar{482}

    गणना भीतर से बाहर की ओर की जाती है: प्रत्येक परिणाम को आधार से गुणा किया जाता है और उसमें अगला अंक जोड़ा जाता है। वही मान प्राप्त होता है, बिना किसी घात के।