什么是位值制

适用于上学期第一单元






 




什么是位值制,怎样去解释任意一个数的每个数位的位置呢?下面我们将以几个例子进行解释。

比如说28.其中2和8分别代表什么?从所有至多两位数列成的长方形阵列可以看出,以2为十位数都位于第三行,如下表所示



根据记数的方法,28是由20出发再多8步得到的。从而28中的2表示20,8就表示8本身,所以28意味着我们从20出发再数8步。在这个例子中,我们称28中2的位值是20,8的位置就是8。

728中的数字分别代表什么意思?同样的,我们回忆由所有至多三位数列成的长方形阵列,以7为百位的数位于这个阵列的第八行,为了数到728,必须先数到700,在多数28步,下面是第八行的一个略表:




700 701 702 ........ 709 710 711 ....... 719 720 721  ........   798 799

结合对28的讨论,我们看到,如果从700开始,数20步到达720,然后再数8步就能到达728.因此,728中7的位值是700,2的位值是20,8的位置就是8本身。

再来考虑3728中每一位数字代表的意思:与前面一样,在所有至多四位数组成的长方形阵列中,以3为千位的数位于这个阵列的第四行。这一行中第一个数是3000,从3000出发再走728步就得到3728,如下表就是第四行:

3000 3001 3002 ........ 3009 3010 ......... 3099 3100  .........  3998 3999

结合对728的讨论,我们看到,为了得到3728,从3000开始,先数700步,再数20步,最后数8步。由此可以得出结论,3728中3代表3000,7代表700,2代表20,8就代表8。

我们对于记数过程中的浓墨重彩现在体现了额外的优势,回忆我们用连续记数来对自然数加法进行定义。前面对3728中的每个数字的值的结论现在可以看成是连续记数的一个结论:从3000开始,先数700步,再数20步,最后数8步。用加法的语言就是说:

3728=3000+700+20+8

这个和,表示出了3728的每个数位的位值,我们把它称为3728的展开式。





3728的结论可以立即推广到任意自然数,不管这个自然数有多少位。例如,52746是从50000开始,数2000步再数700步,然后数40步,最后数6步得到的。进一步讲,加法的定义使得前面的结论可以写成52746的展开式:

52746=50000+2000+700+40+6

为防止读者由于太熟悉位值制的思想而忽视它的重要性,我们来看另一个不同的记数法以做比较:在罗马记数法中,数字33用XXXIII来表示。注意到三个X在不同的位置上,但是每一个都表示10,而不是100或1000。类似的,三个I也占据不同的位置,但是每一个都表示1。

因此XXXIII表示10+10+10+1+1+1。对此阿拉伯记数法中的111:左边第一个1表示100,第二个1表示10,第三个1才表示1自身。看到区别了吧。

可观察到,阿拉伯记数法中,即时一个人并不熟悉记数过程,他也会(至少在直觉上)知道“101大于88”,因为“101中的数位比88多”。

而在罗马记数法中,没有看起来得这么简单:CI(等于101)看上去显然“小于”LXXXV(等于85)。



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出处:美:伍鸿熙著  赵洁、林开亮译 . 《数学家讲解小学数学》.  北京大学出版社出版[M].  2016.04

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