Mathematik für die Freien Künste

Lernergebnisse

  • Machen Sie sich mit der Geschichte der Positionszahlensysteme vertraut
  • Identifizieren Sie Basen, die historisch in Zahlensystemen verwendet wurden
  • Zahlen zwischen Basen konvertieren
  • Verwenden Sie zwei verschiedene Methoden zum Konvertieren von Zahlen zwischen Basen

Hintergrund

Wie Sie sich vorstellen können, ein Basissystem ist ein wichtiger Schritt, um den Zählprozess effizienter zu machen., Unser eigenes Base-Ten-System entstand wahrscheinlich aus der Tatsache, dass wir 10 Finger (einschließlich Daumen) an zwei Händen haben. Dies ist eine Natürliche Entwicklung. Andere Zivilisationen hatten jedoch eine Vielzahl anderer Basen als zehn. Zum Beispiel verwendeten die Eingeborenen von Queensland ein Basis-Zwei-System und zählten wie folgt: „eins, zwei, zwei und eins, zwei zwei, viel.“Einige moderne südamerikanische Stämme haben ein Base-Five-System, das auf diese Weise zählt:“ eins, zwei, drei, vier, Hand, Hand und eins, Hand und zwei “ und so weiter. Die Babylonier verwendeten ein Base-Sixty (sexigesimal) System., In diesem Kapitel schließen wir mit einem spezifischen Beispiel einer Zivilisation, die tatsächlich ein anderes Basissystem als 10 verwendet.

Die Maya-Zivilisation ist im Allgemeinen von 1500 v. Chr. Die Halbinsel Yucatan (siehe Abbildung 16) in Mexiko war Schauplatz der Entwicklung einer der fortschrittlichsten Zivilisationen der Antike. Die Mayas hatten ein ausgeklügeltes Ritualsystem, das von einer Priesterklasse beaufsichtigt wurde. Diese Priesterklasse entwickelte eine Philosophie mit der Zeit als göttlich und ewig., Der Kalender und die damit verbundenen Berechnungen waren daher für das rituelle Leben der Priesterklasse und damit des Maya-Volkes sehr wichtig. Tatsächlich stammt vieles, was wir über diese Kultur wissen, aus ihren Kalenderaufzeichnungen und Astronomiedaten. Eine weitere wichtige Informationsquelle über die Mayas sind die Schriften von Pater Diego de Landa, der 1549 als Missionar nach Mexiko ging.

Es gab zwei von den Mayas entwickelte Zahlensysteme—eines für das gemeine Volk und eines für die Priester., Diese beiden Systeme verwendeten nicht nur unterschiedliche Symbole, sondern auch unterschiedliche Basissysteme. Für die Priester wurde das Zahlensystem durch Ritual geregelt. Die Tage des Jahres galten als Götter, daher waren die formalen Symbole für die Tage verzierte Köpfe, wie die Probe links Da der Grundkalender auf 360 Tagen basierte, verwendete das Priesternummernsystem ein gemischtes Basissystem mit Vielfachen von 20 und 360. Dies sorgt für ein verwirrendes System, dessen Details wir überspringen werden.,/td>

206 64,000,000 Alau 205 3,200,000 Kinchil 204 160,000 Cabal 203 8,000 Pic 202 400 Bak 201 20 Kal 200 1 Hun

The Mayan Number System

Instead, we will focus on the numeration system of the „common” people, which used a more consistent base system., Wie bereits erwähnt, verwendeten die Mayas ein Base-20-System, das als „Vigesimal“ – System bezeichnet wird. Wie unser System ist es positionell, was bedeutet, dass die Position eines numerischen Symbols seinen Ortswert angibt. In der folgenden Tabelle sehen Sie den Ortswert im vertikalen Format.

Um Zahlen aufzuschreiben, wurden in diesem System nur drei Symbole benötigt. Ein horizontaler Balken repräsentiert die Menge 5, ein Punkt repräsentiert die Menge 1 und ein spezielles Symbol (gedacht als Schale) repräsentiert Null., Das Maya-System war möglicherweise das erste, das Null als Platzhalter/Zahl verwendete. Die ersten 20 Zahlen sind in der Tabelle rechts dargestellt.

Im Gegensatz zu unserem System, bei dem der Platz rechts beginnt und sich dann nach links bewegt, platzieren die Maya-Systeme die auf dem Boden einer vertikalen Ausrichtung und bewegen sich mit steigendem Platzwert nach oben.

Wenn Zahlen in vertikaler Form geschrieben werden, sollten niemals mehr als vier Punkte an einer einzigen Stelle vorhanden sein. Beim Schreiben von Maya-Zahlen wird jede Gruppe von fünf Punkten zu einem Balken., Außerdem sollte es niemals mehr als drei Balken an einer einzigen Stelle geben…vier Balken würden an der nächsten Stelle nach oben in einen Punkt umgewandelt. Es ist das gleiche wie 10, das an der nächsten Stelle in eine 1 umgewandelt wird, wenn wir während der Addition tragen.

Beispiel

Was ist der Wert dieser Zahl, die in vertikaler Form angezeigt wird?

Lösung anzeigen

Von unten haben wir den richtigen Platz. Es gibt zwei Balken und drei Punkte an dieser Stelle., Da jeder Balken 5 wert ist, haben wir 13, wenn wir die drei Punkte an der richtigen Stelle zählen. Mit Blick auf den Ort Wert darüber (die zwanziger Jahre Orte), sehen wir, es gibt drei Punkte, so dass wir drei Zwanziger haben.

Daher können wir schreiben diese Zahl in base-ten als:

(3 × 201) + (13 × 200) = (3 × 201) + (13 × 1) = 60 + 13 = 73

Beispiel

Was ist der Wert der folgenden Maya-Zahl?,

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Diese Zahl hat 11 an der ersten Stelle, Null an der 20er Stelle und 18 an der 202 = 400er Stelle. Daher ist der Wert dieser Zahl in Basis-ten:

18 × 400 + 0 × 20 + 11 × 1 = 7211.

Versuchen Sie es

Konvertieren Sie die Maya-Zahl unten in Basis 10.,

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Beispiel

Konvertieren Sie die Basis-10-Nummer 357510 in Maya-Ziffern.

Lösung anzeigen

Dieses Problem wird in zwei Schritten gelöst. Zuerst müssen wir in eine Basis-20-Zahl konvertieren. Wir werden dies mit der im letzten Abschnitt des Textes angegebenen Methode tun. Der zweite Schritt besteht darin, diese Zahl in Maya-Symbole umzuwandeln.,

Die höchste Potenz von 20, die sich in 3575 aufteilt, ist 202 = 400, also beginnen wir damit und gehen von dort aus weiter:

3575 ÷ 400 = 8.9375
0.9375 × 20 = 18.75
0.75 × 20 = 15.0

Dies bedeutet, dass 357510 = 8,18,1520

Der zweite Schritt besteht darin, diese in die Maya-Notation umzuwandeln. Diese Zahl zeigt an, dass wir 15 in der gleichen Position haben. Das sind drei Balken am unteren Rand der Zahl. Wir haben auch 18 in den 20er Jahren, also sind das drei Balken und drei Punkte in der zweiten Position. Schließlich haben wir 8 an der 400er-Stelle, also ist das ein Balken und drei Punkte oben., Wir erhalten Folgendes:

Beachten Sie, dass im vorherigen Beispiel eine neue Notation verwendet wurde, als wir 8,18,1520 schrieben. Die Kommas zwischen den drei Zahlen 8, 18 und 15 trennen jetzt die Werte für uns, damit wir sie voneinander trennen können. Diese Verwendung des Kommas unterscheidet sich geringfügig von der Verwendung im Dezimalsystem. Wenn wir eine Zahl in Basis 10 schreiben, z. B. 7,567,323, werden die Kommas hauptsächlich als Helfer verwendet, um die Zahl leicht zu lesen, aber sie trennen keine einzelnen Ortswerte voneinander., Wir werden diese Notation benötigen, wenn die Basis, die wir verwenden, größer als 10 ist.

Schreiben von zahlen mit Basen größer als 10

Wenn die Basis einer Zahl größer als 10 ist, trennen Sie jede „Ziffer“ mit einem Komma, um die Trennung der Ziffern löschen.

Zum Beispiel in Basis 20, um die Zahl entsprechend zu schreiben 17 × 202 + 6 × 201 + 13 × 200, wir würden 17,6,1320 schreiben.

Im folgenden Video präsentieren wir weitere Beispiele zum Schreiben von Zahlen mit Maya-Ziffern sowie zum Konvertieren von in Maya for geschriebenen Ziffern in Basis-10-Form.,

Das nächste Video zeigt weitere Beispiele für die Umwandlung von Basis 10 Zahlen in Maya-Ziffern.

Hinzufügen von Maya-Zahlen

Wenn wir Maya-Zahlen zusammenfügen, nehmen wir ein Schema an, das die Mayas wahrscheinlich nicht verwendet haben, das uns aber das Leben ein wenig erleichtert.

Beispiel

Fügen Sie in Maya die Zahlen 37 und 29 hinzu:

Lösung anzeigen

Zeichnen Sie zuerst eine Box um jede der vertikalen Stellen. Dies wird dazu beitragen, dass die Ortswerte nicht verwechselt werden.,

Setzen Sie als nächstes alle Symbole beider Zahlen an einen einzigen Satz von Stellen (Kästchen) und zeichnen Sie rechts von dieser neuen Nummer eine Reihe leerer Kästchen, in denen Sie die endgültige Summe platzieren:

Sie können jetzt mit dem Tragen beginnen. Beginnen Sie mit dem Ort, der den niedrigsten Wert hat, genau wie bei arabischen Zahlen. Beginnen Sie an der unteren Stelle, wo jeder Punkt 1 wert ist. Es gibt sechs Punkte, aber maximal vier sind an einem Ort erlaubt; Sobald Sie fünf Punkte erreicht haben, müssen Sie in einen Balken konvertieren., Da fünf Punkte einen Balken bilden, zeichnen wir einen Balken durch fünf Punkte und lassen einen Punkt übrig, der unter dem Vierpunktlimit liegt. Setzen Sie diesen Punkt an die untere Stelle der leeren Felder, die Sie gerade gezeichnet haben:

Schauen Sie sich nun die Balken an der unteren Stelle an. Es gibt fünf und die maximale Anzahl, die der Platz halten kann, ist drei. Vier Balken sind gleich einem Punkt an der nächsthöheren Stelle.

Wenn wir vier Balken an einer einzigen Stelle haben, konvertieren wir diese automatisch in einen Punkt an der nächsten Stelle nach oben., Wir zeichnen einen Kreis um vier der Balken und einen Pfeil bis zum Punktabschnitt der höheren Stelle. Zeichnen Sie am Ende dieses Pfeils einen neuen Punkt. Dieser Punkt repräsentiert 20 genauso wie die anderen Punkte an dieser Stelle. Ohne die eingekreisten Balken an der unteren Stelle zu zählen, ist noch ein Balken übrig. Ein Balken befindet sich unter dem Drei-Balken-Limit; Legen Sie es unter den Punkt in der Menge der leeren Stellen rechts.

Jetzt gibt es nur noch drei Punkte an der nächsthöheren Stelle, also zeichne sie in das entsprechende leere Feld.,

Wir können hier sehen, dass wir 3 Zwanziger (60) und 6 Zwanziger für insgesamt 66 haben. Wir überprüfen und bemerken, dass 37 + 29 = 66, also haben wir diese Addition richtig gemacht. Ist es einfacher, es einfach in Base-Ten zu tun? Wahrscheinlich, aber das ist nur, weil es dir vertrauter ist. Ihre Aufgabe hier ist es, zu versuchen, ein neues Basissystem zu lernen und wie Addition auf etwas andere Weise als das, was Sie in der Vergangenheit gesehen haben, durchgeführt werden kann. Beachten Sie jedoch, dass das Konzept des Tragens immer noch verwendet wird, genau wie in unserem eigenen Additionsalgorithmus.,

Versuchen Sie es

Versuchen Sie, 174 und 78 in Maya hinzuzufügen, indem Sie zuerst in Maya-Zahlen konvertieren und dann vollständig in diesem System arbeiten. Fügen Sie Base-Ten (dezimal) erst ganz am Ende hinzu, wenn Sie Ihre Arbeit überprüfen.

Lösung anzeigen

Es wird eine Beispiellösung angezeigt.

Im letzten video zeigen wir weitere Beispiele, wie das hinzufügen von Maya-Ziffern.,

In diesem Modul haben wir kurz die Entwicklung von Zahlen und unser Zählsystem skizziert, mit dem Schwerpunkt auf dem „kurzen“ Teil. Es gibt zahlreiche Informations – und Forschungsquellen, die viele Bücher zu diesem Thema füllen. Leider können wir nicht anfangen, alle Informationen, die da draußen sind, abzudecken.

Wir haben nur die Oberfläche der Fülle von Forschung und Informationen zerkratzt, die über die Entwicklung von Zahlen und Zählen im Laufe der Menschheitsgeschichte existiert., Wichtig ist, dass das System, das wir jeden Tag verwenden, ein Produkt von Tausenden von Jahren Fortschritt und Entwicklung ist. Es repräsentiert Beiträge vieler Zivilisationen und Kulturen. Es kommt nicht vom Himmel zu uns herab, ein Geschenk der Götter. Es ist nicht die Schaffung eines Lehrbuchverlags. Es ist in der Tat so menschlich wie wir, wie der Rest der Mathematik. Hinter jedem Symbol, jeder Formel und jeder Regel steht ein menschliches Gesicht, das gefunden oder zumindest gesucht werden muss.

Darüber hinaus hoffen wir, dass Sie jetzt eine grundlegende Wertschätzung dafür haben, wie interessant und vielfältig Zahlensysteme sein können., Außerdem sind wir uns ziemlich sicher, dass Sie auch erkannt haben, dass wir unser eigenes Zahlensystem so selbstverständlich halten, dass wir uns wirklich konzentrieren und darüber nachdenken müssen, was los ist, wenn wir versuchen, uns an andere Systeme oder Basen anzupassen.

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