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為什么小數(shù)不能精確地用二進制表示?

為什么小數(shù)不能精確地用二進制表示?

為什么小數(shù)不能精確地用二進制表示?有幾個關(guān)于浮點表示法的問題貼在了上面。例如,小數(shù)0.1沒有精確的二進制表示,因此使用=運算符將其與另一個浮點數(shù)進行比較是危險的。我理解浮點表示法背后的原則。我不明白的是,為什么從數(shù)學的角度來看,小數(shù)點右邊的數(shù)字比左邊的數(shù)字更“特殊”呢?例如,數(shù)字61.0具有精確的二進制表示,因為任何數(shù)字的整數(shù)部分總是精確的。但數(shù)字6.10并不準確。我所做的只是把小數(shù)點移了一個位置,然后我突然從Exactopia移到了Indextville。從數(shù)學上講,這兩個數(shù)字之間應(yīng)該沒有本質(zhì)上的區(qū)別-它們只是數(shù)字。相反,如果我將小數(shù)點移到另一個方向產(chǎn)生610,我仍然在Exactopia。我可以繼續(xù)往那個方向走(6100,610000000,610000000000000),它們?nèi)匀皇蔷_的,精確的。但一旦小數(shù)點跨過某個閾值,數(shù)字就不再準確。到底怎么回事?編輯:為了澄清,我想遠離討論行業(yè)標準的表示,如ieee,并堅持我認為是數(shù)學上“純”的方式。在基數(shù)10中,位置值是:... 1000  100   10    1   1/10  1/100 ...在二進制文件中,它們將是:... 8    4    2    1    1/2  1/4  1/8 ...對這些數(shù)字也沒有任意的限制。位置無限期地向左和向右增加。
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3 回答

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Cats萌萌

TA貢獻1805條經(jīng)驗 獲得超9個贊

不精確的原因是數(shù)基的性質(zhì)。在基數(shù)10中,不能準確地表示1/3。變成0.333.。然而,在基3中,1/3精確地表示為0.1,1/2是無限重復的十進制(tresimal?)。可以有限表示的值取決于基的唯一素數(shù),因此基30[2*3*5]可以表示比基2或基10更多的分數(shù)?;A(chǔ)210更多[2*3*5*7]。

這是一個與“浮點錯誤”不同的問題。不準確是因為幾十億的數(shù)值分布在更大的范圍內(nèi)。因此,如果您有23位表示此意義,則只能表示約830萬個不同的值。然后,8位指數(shù)提供了256個選項來分配這些值.這個方案允許在0附近出現(xiàn)最精確的小數(shù),所以你可以差不多了代表0.1。


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反對 回復 2019-05-30
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婷婷同學_

TA貢獻1844條經(jīng)驗 獲得超8個贊

例如,數(shù)字61.0具有精確的二進制表示,因為任何數(shù)字的整數(shù)部分總是精確的。但數(shù)字6.10并不準確。我所做的只是把小數(shù)點移了一個位置,然后我突然從Exactopia移到了Indextville。從數(shù)學上講,這兩個數(shù)字之間應(yīng)該沒有本質(zhì)上的區(qū)別-它們只是數(shù)字。.

讓我們暫時離開基數(shù)10和2的細節(jié)。我們來問問基地b,哪些數(shù)字有終止表示,哪些數(shù)字沒有?片刻的思考告訴我們一個數(shù)字x終止b-當且僅當存在整數(shù)時表示n使.x b^n是個整數(shù)。

例如,x = 11/500有一個終止的10-表示,因為我們可以選擇n = 3然后x b^n = 22,一個整數(shù)。不過x = 1/3不會,因為不管n我們選擇我們將無法擺脫3。

第二個例子促使我們考慮因素,我們可以看到理性 x = p/q(假設(shè)是最低的),我們可以通過比較bq。如果q是否有任何素因子不在素因式分解中?b,我們永遠找不到合適的n消除這些因素。

因此,對于基礎(chǔ)10,任何 p/q哪里q具有除2或5以外的素數(shù)因子將不會有終止表示。

現(xiàn)在回到基數(shù)10和2,我們看到任何帶有終止的10-表示的Rational都是形式的。p/q準確時間q只有2S和5在它的素數(shù)分解中,這個數(shù)將有一個終止的2-表示,正好在什么時候。q只有2在它的主要保理中。

但其中一種情況是另一種情況的子集!什么時候都行

q只有2S在它的素因式分解中

顯然是真說

q只有2S和5S在它的素因式分解中

或者,換句話說,什么時候都行p/q有一個終止的2-表示法,p/q有一個終止的10-表示。相反,等等-任何時候q在它的素因式分解中有一個5,它將有一個終止的10-表示,但是終止的2-表示法這是0.1其他答案提到的例子。

所以我們得到了你問題的答案-因為2的素數(shù)是10的素數(shù)的子集,所以所有的2-終止數(shù)都是10-終止數(shù),反之亦然。不是61對6.1,而是10對2。

作為結(jié)束語,如果有些古怪的人使用(比方說)基數(shù)17,而我們的計算機使用的是基數(shù)5,那么你的直覺就不會被這誤導(非零,非整數(shù))在這兩種情況下終止的數(shù)字!


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反對 回復 2019-05-30
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