Глава 2 Арифметические операции

Рассмотрим основные арифметические операции: сложение, вычитание, умножение и деление. Правила выполнения этих операций в десятичной системе хорошо известны — это сложение, вычитание, умножение столбиком и  деление углом. Эти правила применимы и ко всем другим позиционным системам счисления. Только таблицами сложения и умножения надо пользоваться особыми для каждой системы.

Сложение

Таблицы сложения легко составить, используя Правило Счета.

Сложение в двоичной системе

Сложение в восьмеричной системе

Сложение в шестнадцатеричной системе

При сложении цифры суммируются по разрядам, и если при этом возникает избыток, то он переносится влево.

Пример 2.1

Сложим числа 15 и 6 в различных системах счисления.

Десятичная: 1510+610		Двоичная: 11112+1112		Восьмеричная: 178+68
	Шестнадцатеричная: F16+616		Ответ: 15+6 = 2110 = 101012 = 258 = 1516. Проверка. Преобразуем полученные суммы к десятичному виду: 101012 = 24 + 22 + 20 = 16+4+1=21,  258 = 2*81 + 5*80 = 16 + 5 = 21,  1516 = 1*161 + 5*160 = 16+5 = 21.

Пример 2.2 Сложим числа 15, 7 и 3.

Десятичная: 1510+710+310	Двоичная: 11112+1112+112	Восьмеричная: 178+78+38

Шестнадцатеричная: F16+716+316

Ответ: 15+7+3 = 2510 = 110012 = 318 = 1916. Проверка: 110012 = 24 + 23 + 20 = 16+8+1=25, 318 = 3 * 81 + 1 * 80 = 24 + 1 = 25, 1916 = 1 *161 + 9 *160 = 16+9 = 25.

Пример 2.3 Сложим числа 141,5 и 59,75.

Десятичная: 141,510+59,7510	Двоичная: 10001101,12+111011,112
Восьмеричная: 215,48+73,68	Шестнадцатеричная: 8D,816+3B,C16

Ответ: 141,5 + 59,75 = 201,25₁₀ = 11001001,01₂ = 311,2₈ = C9,4₁₆

Проверка. Преобразуем полученные суммы к десятичному виду:

11001001,01₂ = 2⁷ + 2⁶ + 2³ + 2⁰ + 2^-2 = 201,25

311,2₈ = 3 ^* 8² + 1*8¹ + 1 ^* 8⁰ + 2 ^. 8^-1 = 201,25

C9,4₁₆ = 12 ^* 16¹ + 9 ^* 16⁰ + 4 ^* 16^-1 = 201,25

Пример 2.4 Сложить двоичные числа 1101₂ и 11011₂.

Запишем слагаемые в столбик и пронумеруем разряды, присвоив младшему разряду номер 1:

номера разрядов: 5 4 3 2 1

₊ 1 1 0 1₂

1 1 0 1 1₂

Процесс образования результата по разрядам описан ниже:

а) разряд 1 формируется следующим образом: 1₂ + 1₂ = 10₂; 0 остается в разряде 1, 1 переносится во второй разряд;

б) разряд 2 формируется следующим образом: 0₂ + 1₂ + 1₂ = 10₂, где вторая 1₂ – единица переноса; 0 остается в разряде 2, 1 переносится в третий разряд;

в) третий разряд формируется следующим образом: 1₂ + 0₂ + 1₂ = 10₂, где вторая 1₂ – единица переноса; 0 остается в разряде 3, 1 переносится в разряд 4;

г) четвертый разряд формируется следующим образом: 1₂ + 1₂ + 1₂ = 11₂, где третья 1₂ – единица переноса; 1 остается в разряде 4, 1 переносится в пятый разряд;

д) пятый разряд формируется следующим образом: 1₂ + 1₂ = 10₂; где вторая 1₂ – единица переноса; 0 остается в разряде 5, 1 переносится в шестой разряд.

Таким образом:

₊ 1 1 0 1₂

1 1 0 1 1₂

10 1 0 0 0₂.

Проверим результат. Для этого определим полные значения слагаемых и результата:

1101₂ = 1*2³ +1*2² + 0*2¹ + 1*2⁰ = 8 + 4 + 1 = 13;

11011₂ = 1*2⁴ + 1*2³ + 0*2² + 1*2¹ + 1*2⁰ = 16 + 8 + 2 + 1 = 27;

101000₂ = 1*2⁵ + 0*2⁴ + 1*2³ + 0*2² + 0*2¹ + 0*2⁰ = 32 + 8 = 40.

Поскольку 13 + 27 = 40, двоичное сложение выполнено верно.

Пример 2.5 Сложить шестнадцатеричные числа 1С₁₆ и 7В₁₆.

Запишем слагаемые в столбик и пронумеруем разряды, присвоив младшему разряду номер 1:

номера разрядов: 2 1

₊ 1 С₁₆

7 В₁₆

Процесс образования результата по разрядам описан ниже (он включает преобразование в процессе сложения каждой шестнадцатеричной цифры в десятичное число и обратные действия):

а) разряд 1 формируется следующим образом: С₁₆ + В₁₆ = 12 + 11 = 23 = 17₁₆; 7 остается в разряде 1; 1 переносится в разряд 2;

б) разряд 2 формируется следующим образом: 1₁₆ + 7₁₆ + 1₁₆ = 9₁₆, где вторая 1₁₆ – единица переноса.

Таким образом:

₊ 1 С₁₆

7 В₁₆

9 7₁₆.

Проверим результат. Для этого определим полные значения слагаемых и результата:

1С₁₆ = 1*16¹ + 12*16⁰ = 16 + 12 = 28;

7В₁₆ = 7*16¹ + 11*16⁰ = 112 + 11 = 123;

97₁₆ = 9*16¹ + 7*16⁰ = 144 + 7 = 151.

Поскольку 28 + 123 = 151, сложение выполнено верно.