К содержанию

Подтема 2 из 6

Запись суммы и разности степеней

Как выглядят qᵏ, qᵏ − 1 и qᵐ − qⁿ — и ответ задачи темы без программы.

Степень основания

Как выглядит 5²³ в пятеричной записи — первое слагаемое задачи темы?

Степень основания qᵏ записывается единицей и k нулями. Как 10³ = 1000 в десятичной системе: 5¹ = 10₅, 5² = 100₅, а 5²³ — единица и 23 нуля.

Второе слагаемое — степень 25, а не 5. Но 25 = 5², поэтому 25¹² = (5²)¹² = 5²⁴: двенадцать множителей 5² — это 24 множителя 5. В записи — единица и 24 нуля.

Тонкости:основания 2, 4, 8 и 16

Так же 4⁵⁰ = 2¹⁰⁰ и 8¹⁵ = 2⁴⁵. Если основания степеней — степени одного числа, сначала приведи их к основанию системы.

Степень минус единица

А что получится, если из степени вычесть 1? Например, 5⁴ − 1.

qᵏ − 1 записывается k одинаковыми цифрами q − 1 — наибольшими цифрами системы. Как 10⁴ − 1 = 9999: 5⁴ − 1 = 4444₅. Посмотри по шагам, откуда берутся четвёрки:

  1. 10000₅ — это 5⁴. Отнять 1 из разряда единиц нельзя: там 0.
  2. Единица разряда 5⁴ — это 5 единиц разряда 5³. Одну отдаём дальше вправо, 4 остаются.
  3. Единица разряда 5³ — это 5 единиц разряда 5². Одну отдаём дальше вправо, 4 остаются.
  4. Единица разряда 5² — это 5 единиц разряда 5¹. Одну отдаём дальше вправо, 4 остаются.
  5. Единица разряда 5¹ — это 5 единиц разряда 5⁰.
  6. Из 5 единиц вычли 1 — осталось 4. В каждом разряде цифра 4: 5⁴ − 1 = 4444₅.

Так в любой системе: 2⁵ − 1 = 11111₂, 3⁴ − 1 = 2222₃, 16³ − 1 = FFF₁₆.

Разность степеней

В задаче темы вычитают не 1, а 10. Удобнее сначала вычесть круглое для пятеричной системы число — 25 = 5². Как выглядит 5²³ − 5²?

qᵐ − qⁿ — это m − n цифр q − 1, а за ними n нулей. Вынесем 5²: 5²³ − 5² = 5² · (5²¹ − 1). Скобка — двадцать одна четвёрка, а умножение на 5² дописывает справа два нуля, как умножение на 100 в десятичной системе.

Так 5⁷ − 5³ = 4444000₅: четыре четвёрки и три нуля. Если m = n, разность равна нулю, и блока нет.

Ответ задачи темы

Теперь соберём запись 5²³ + 25¹² − 10.

Разложим выражение на части, которые не налезают друг на друга: тогда цифры записи можно сосчитать по частям. 10 вычтем из 25: 5²³ − 10 = (5²³ − 5²) + (5² − 10). Получаются три части:

  • 25¹² = 5²⁴ — единица в разряде 24;
  • в разряде 23 ни один блок не стоит — там ноль;
  • 5²³ − 5² — 21 четвёрка в разрядах 22…2 и два нуля;
  • 5² − 10 = 15 = 30₅ — цифры 3 и 0 в двух младших разрядах.
Три блока занимают разные разряды, переносов нет. Длинный ряд четвёрок свёрнут: разряды 20…4 скрыты за «…». Четвёрок 21 — ответ задачи темы.

Проверка длины: в записи 1 + 1 + 21 + 2 = 25 цифр, а у числа между 5²⁴ и 5²⁵ ровно 25 цифр. Программой этот же ответ получим в подтеме 3.

Тонкости:вычитаемое больше 25

Займи степень, которая не меньше вычитаемого. Например, 5¹⁰ − 18 = (5¹⁰ − 5²) + (25 − 18): восемь четвёрок, затем 7 = 12₅ в двух младших разрядах.

Когда блоки пересекаются

А если части попадают в одни и те же разряды — например, 2¹⁵ + 2¹⁵?

Тогда складывают столбиком: в разряде пишут остаток суммы от деления на q, а целую часть переносят в следующий разряд. 2¹⁵ + 2¹⁵ = 2 · 2¹⁵ = 2¹⁶: две единицы в одном разряде дают одну единицу в следующем. Слагаемых два, а единица в записи одна.

  1. Складываем 243₅ + 134₅ столбиком, начиная с разряда единиц.
  2. Разряд 5⁰. 7 = 1 · 5 + 2: пишем 2, 1 переносим в следующий разряд.
  3. Разряд 5¹. 8 = 1 · 5 + 3: пишем 3, 1 переносим в следующий разряд.
  4. Разряд 5². 4 меньше 5: пишем 4, переноса нет. Итог: 432₅; проверка: 73 + 44 = 117 = 117.

243₅ + 134₅ = 432₅: проверка в десятичной системе — 73 + 44 = 117. Так же раскладывают коэффициент, который больше цифр системы: 7 · 5² = (5 + 2) · 5² = 1200₅.

Итого

  • qᵏединица и k нулей
  • qᵏ − 1k цифр q − 1
  • qᵐ − qⁿm − n цифр q − 1 и n нулей
  • Блокиразные разряды — цифры считают по блокам
  • Пересечениесложение столбиком с переносом
  • Задача темы21 четвёрка

Проверьте себя

Ответь сначала сам, потом открой ответ.

Вопрос 1
Как выглядит 7⁵ в семеричной записи?
ОтветСкрыть ответ
Ответ
100000₇: единица и пять нулей.
Вопрос 2
А 7⁵ − 1?
ОтветСкрыть ответ
Ответ
66666₇: пять цифр 6 — наибольших цифр семеричной системы.
Вопрос 3
Сколько цифр 3 в четверичной записи 4²⁰ − 4⁷?
ОтветСкрыть ответ
Ответ
13: 20 − 7 = 13 троек, за ними семь нулей.
Вопрос 4
Сколько нулей в семеричной записи 7⁸ + 7³ + 1?
ОтветСкрыть ответ
Ответ
6: единицы в разрядах 8, 3 и 0, всего 9 цифр, нулей 9 − 3 = 6.
Вопрос 5
Сколько единиц в двоичной записи 2¹⁵ + 2¹⁵?
ОтветСкрыть ответ
Ответ
Одна: 2¹⁵ + 2¹⁵ = 2¹⁶ — блоки совпали, и случился перенос.

Практика

Для проверки ответов нужен JavaScript. Условия, подсказки и решения доступны ниже.

Трёхзначные числа в системе с основанием 6

Сколько трёхзначных чисел в системе счисления с основанием 6?

Введите число.

Нули в записи 7⁸ + 7³ + 1

Сколько нулей содержит запись 7⁸ + 7³ + 1 в системе с основанием 7?

Введите число.

Единицы в 8¹⁵ + 2²⁰ − 7

Сколько единиц в двоичной записи 8¹⁵ + 2²⁰ − 7?

Введите число.

Наибольшее четырёхзначное шестеричное

Найди десятичное значение наибольшего четырёхзначного числа в системе с основанием 6.

Введите число.

Запись 7⁵ и 7⁵ − 1

Как выглядит запись числа 7⁵ − 1 в системе счисления с основанием 7?

Введите число.

Тройки в записи 4²⁰ − 4⁷

Сколько цифр 3 содержит запись 4²⁰ − 4⁷ в системе с основанием 4?

Введите число.

Двойки в троичной записи

Значение выражения 9⁸ + 3¹⁰ − 3⁴ записали в системе счисления с основанием 3. Сколько цифр 2 содержится в этой записи?

Введите число.

Четвёрки в пятеричной записи

Значение выражения 25⁶ + 5⁸ − 5³ − 3 записали в системе счисления с основанием 5. Сколько цифр 4 содержится в этой записи?

Введите число.

Сложение в пятеричной системе

Выполни сложение 324₅ + 143₅.

Введите число.

Единицы в 2¹⁵ + 2¹⁵ + 2³ − 1

Сколько единиц в двоичной записи 2¹⁵ + 2¹⁵ + 2³ − 1?

Введите число.