Lukujärjestelmä

Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun

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[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Pääartikkeli: Kantalukujärjestelmä

Kantalukujärjestelmä hyödyntää kiinteän kantaluvun tuomaa säännöllisyyttä yhdistettynä paikkamerkintään, 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.

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 102 = 110 + 110 = 210, joka on 10-kantainen 2. Sitten 2-kantainen 101 on 1012 = 110•(210)2 + 010•210 + 110 = 510, 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 1016 = 1510 + 110 = 1610, 1F16 = 110•1610 + 1510 = 3110,..., 32 = 310•1610 + 210 = 5010,... . Kolminumeroisten lukujen arvot lasketaan esimerkiksi 34616 = 310•(1610)2 + 410•1610 + 610 = 83810.

On mahdollista rakentaa myös muihin kuin kokonaislukuihin perustuvia lukujärjestelmiä. Esimerkiksi piin potenssisarjalle (n0 + n1π + n2π2 + ...) perustuva lukujärjestelmä pystyy merkitsemään täsmällisesti joidenkin irrationaalisten funktioiden arvoja. Silloin 32π = 310•π10 + 210 = (3•π + 2)10.

Muut lukujärjestelmät[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Additiivinen merkintätapa[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

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 kaksilukujärjestelmää, 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 additiiviseen 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 hyödyntäviä kansoja on ollut. 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 Maya-intiaanien luvut perustuivat additiivisuuteen. Piste vastasi lukua 1 ja viiva lukua 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[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Nykyaikaisia piirteitä ovat pienten additiivisesti muodostettujen numeroiden korvaaminen yksittäisillä numerosymboleilla. Kreikkalaisten attikalaiset luvut olivat additiivisesti muodostettuja ja korvattiin myöhemmin joonialaisilla luvuilla. Esimerkiksi attikalainen luku ΔΔΠII (10 + 10 + 5 + 1 + 1) eli 27 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 armenialaissa, 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[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

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. [1]

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. [2]

Aiheesta muualla[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  • Barrow John D.: Lukujen taivas. Suom. Vilikko, Risto. Smedjebacken, Ruotsi: Art House, 1999. ISBN 951-884-231-0.
  • Boyer, Carl: Tieteiden kuningatar - Matematiikan historia osa I ja II. Suom. Pietiläinen, Kimmo. Juva: Art House, 1994. ISBN 951-884-159-4.
  • Pulkkinen, Jarmo: Sudenluusta supertietokoneeseen. Helsinki: Art House Oy, 2004. ISBN 951-884-388-0.
  • Häkkinen Kaisa: Nykysuomen etymologinen sanakirja. Juva: WSOY, 2007. ISBN 978-951-27108-7.
  1. Barrow John D.: Lukujen taivas, s. 94-95
  2. Barrow John D.: Lukujen taivas, s. 97-98
Numerojärjestelmät
arabialainen | armenialainen | babylonialainen | heprealainen | kiinalainen | kreikkalainen | mayalainen | roomalainen
Lukujärjestelmät
binääri- | senaari- | oktaali- | kymmen- (desimaali-) | duodesimaali- | heksadesimaali- | vigesimaali- | seksagesimaalijärjestelmä