Sexageimální systém

Sexagesimal systém je číslo systém pomocí základny 60 .

Na rozdíl od většiny ostatních digitálních systémů se sexageimální systém nepoužívá v informatice nebo čisté logice, ale je vhodný pro měření úhlů a zeměpisných souřadnic. Standardní jednotkou sexagesimálu je stupeň (360 stupňů), poté minuta ( 60 minut = 1  stupeň ) a poté druhá (60 sekund = 1 minuta ). Moderní využití sexagesimálu je docela podobné jako u měření času, ve kterém je 24 hodin denně, 60 minut za hodinu a 60 sekund za minutu. Moderní měřítko času zaobleně odpovídá době rotace Země (dny) a její revoluce (rok). Časy, které jsou menší než jedna sekunda, se měří desetinnou soustavou .

Sexageimální notace je také známá jako DMS (Degree-Minute-Second), zatímco desítková notace je známá jako DD (decimal degree).

Základna 60 používá 60místné symboly, obecně označené 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16, ..., 59 jako číslo lze napsat (1,56,24) a bude se skládat ze tří číslic: 1, 56 a 24 a ne 5 .

Dějiny

V šedesátkové soustavě se zdá, že byly použity poprvé strany Sumerové ve III th  tisíciletí před naším letopočtem. BC pak na II th  tisíciletí před naším letopočtem. AD , prostřednictvím Babyloňané , kteří vynalezli mezopotámské číslování , o čemž svědčí i Plimpton 322 tablet .

Měření času v Číně sleduje čínský sexagesimální cyklus mezi lety 1191 a 1154 před naším letopočtem. J.-C ( dynastie Shang ).

Kalendář Hind se provádí od té doby 3102 před naším letopočtem. AD . Používali jej také indiáni, kteří si jej mohli půjčit od starověkých Řeků a kteří jej používali po Alexandrově době . V Indii byla pozice sexageimální číslice označována jako ouss  ; nás stupně byla nulová, v souladu s al-Maridini. V Indii se podle al-Maridiniho doporučuje použití sexageimální nuly, aby se neztratila pozice číslic.

Systém sexagesimal byl také používán v arabské kultuře, která si jej vypůjčila z indické kultury, v době al-Maridini.

Hodně ho používali řečtí astronomové a geografové, jako Ptolemaios nebo Theon z Alexandrie , kteří nám nechali metodu pro výpočet druhé odmocniny čísel zapsaných v sexagesimálním systému. Následně, to bylo také používáno v arabsko-muslimském světě během Umayyad dynastie , a to zejména ve verzích ZIJ uzbeckých matematik Al-Khwarizmi , dnes známá jako „indický stole“, a evropskými matematici jako Fibonacci .

Ptolemaios nebo Theon používali sexageimální systém pouze pro dílčí opatření jednoty.

Vlivy sexageimálního systému byly schopny přetrvávat po dlouhou dobu v každodenním i obchodním životě, zejména u některých denominací, jako je unce , pětina , tucet , půl tuctu a německý Schock.

Dnes je tento starý a akceptovaný sexageimální systém široce používán pro počítání minut a sekund díky síle svého ukotvení, a to navzdory určitým návrhům na použití desetinných systémů.

Stará díla

Pojednání uváděné al-Maridinim obsahuje deset kapitol vztahujících se k následujícím tématům: sčítání, odčítání, sexageimální multiplikační tabulka pojmenovaná podle důvodu poměru sexagesimal a důvodu, pro který byla vypracována, určení druhu produktu množení, násobení složených veličin, druhy dělení a výsledek dělení, extrakce kořenů, důkaz a interpolace.

Metafyzické představy

Podle některých esoterických aspektů by Hoang-ti pojal sexageimální cyklus postav a dvanáct hudebních tónů.

Počítání s rukama

Některé národy, jako například Vietnamci , počítají své falangy palci; palec se posouvá přes tři falangy ostatních čtyř prstů nebo dvanáct falangů.

Pokud pro držáky použijeme také prsty druhé ruky, máme pět držáků, tj. 5 × 12 = 60 čísel . Podle historika výpočtů Georgese Ifraha můžeme předpokládat, že odtud pochází základní číslo 60 .

Použijeme-li falangy druhé ruky pro omezení, tj. 12 falangů, máme 12 × 12 = 144 čísel , což umožňuje na jeho prstech počítat až 144 + 12 = 156 .

Důvody být

Bylo navrženo několik důvodů pro sexagesimální systém:

Matematické vlastnosti

Zlomky

Základna 60 má mnohem více dělitelů (1, 2, 3, 4, 5, 6, 10, 12, 15, 20, 30 a 60) než základna 10 (1, 2, 5 a 10) a šedesát je nejmenší dělitelný počet oběma 1, 2, 3, 4, 5 a 6. To mohla být obrovská výhoda, dokud nebyl znám současný algoritmus dělení.

Toto číslování skončilo následováním následujících civilizací a dnes se používá pouze pro konkrétní účely, jako je rozdělení hodin a stupňů na minuty a sekundy. Matematické vlastnosti, pokud by mohly být zanedbávány a více či méně nerozpoznány, zůstávají nezměněny.

Remanence

Se zevšeobecněním pozičního desetinného číslování však tato funkce ztratila velkou část svého významu. Například v průmyslu nebo sektoru služeb jsou časy někdy vyjádřeny v desetinách hodiny (poradenské společnosti) nebo v setinách hodiny (průmyslové načasování). Navzdory pokusům o zavedení desetinného systému pokračuje používání sexageimálních dílčích hodin hodiny kvůli jejich velkému starověku a jejich univerzálnosti. Podobně se stupeň úhlu nebo oblouku někdy dělí na setiny, nikoli na minuty a sekundy (viz převody níže).

Inverzibilita a faktorizace

Babyloňané používali tabulky inverzí. Například :

1/2 = 0 + 30/60 1/3 = 0 + 20/60 1/4 = 0 + 15/60 1/5 = 0 + 12/60 1/6 = 0 + 10/60 1/8 = 0 + 7/60 + 30 / 60² 1/9 = 0 + 6/60 + 40 / 60² 1/10 = 0 + 6/60 1/12 = 0 + 5/60 1/15 = 0 + 4/60 1/20 = 0 + 3/60 1/30 = 0 + 2/60 1/40 = 0 + 1/60 + 30 / 60² 1/60 = 0 + 1/60

Obecněji řečeno, Babylóňané neznali desetinná místa, nebylo to napsáno, bylo to implicitní. Jak víme, 75ml láhev obsahuje jak tři čtvrtiny litru, tak 75 centilitrů, nebo že 75% jsou tři čtvrtiny.

Jednou z vlastností je, že čísla, která lze zapsat jako mocninu 3, 4 (nebo 2) a 5, jsou invertibilní.

Výpočet inverze spočívá v nalezení čísla, s nímž bude produkt mocninou 60 - v našem příkladu 3600 -. Pro čísla, jejichž prvočíselné faktory jsou 2, 3 a 5, je tato inverze správná. Lze jej vypočítat tak, že se v hledaném počtu (vzadu) zohlední faktory, které se neberou v úvahu, včetně původního počtu, s vědomím, že 3600 = 9 × 25 × 16.

Inverzibilita a faktorizace Inverzibilita a faktorizace
Číslo Zvrátit
Faktory N
(desítkově)
N
(sexagesimal)
I
(sexagesimal)
I
(desítkově)

Desetinný zlomek
Faktory
1 1 1 1 00 00 3600 1.0 9 × 25 × 16
2 2 02 30 00 1800 0,5 9 × 25 × 8
3 3 03 20 00 1200 0,333333 ... 3 × 25 × 16
4 4 04 15 00 900 0,25 9 × 25 × 4
5 5 05 12 00 720 0.2 9 × 5 × 16
2 × 3 6 06 10 00 600 0,1666666 ... 3 × 25 × 8
8 8 08 07 30 450 0,125 9 × 25 × 2
9 9 09 06 40 400 0,1111111 ... 25 × 16
2 × 5 10 10 06 00 360 0,1 9 × 5 × 8
4 × 3 12 11 05 00 300 0,08333333 ... 3 × 25 × 4
5 × 3 15 15 04 00 240 (...) 3 × 5 × 16
16 16 16 03 45 225 0,0625 9 × 25 × 1
2 × 9 18 18 03 20 200 (...) 25 × 8
5 × 4 20 20 03 00 180 0,05 9 × 5 × 4
3 × 8 24 24 02 30 150 (...) 3 × 25 × 2
25 25 25 02 12 132 0,04 9 × 16
5 × 3 × 2 30 30 02 00 120 0,0333333 ... 3 × 5 × 8
5 × 3 × 4 60 100 01 00 60 0,01666666 ... 3 × 5 × 4
Poznámka ke čtení:
  • Převrácená hodnota 5 je 12/60, to znamená, že jeden stupeň nebo jedna hodina rozdělená na pět stejných částí je 12 minut.
  • Převrácená hodnota 16 je 3/60 a 45/3600, to znamená, že stupeň nebo hodina rozdělená na šestnáct stejných částí je 3 minuty a 45 sekund nebo 225 sekund.
Poznámka k výpočtu:
  • inverzní hodnota 2 × 9 (18) je 25 × 8 (200), protože 2 × 9 × 25 × 8 = 3600.
  • Inverzi 27 lze vypočítat ve srovnání s 60 × 60 × 60 s výsledkem - třetinou z 06 40 - na třech číslicích: 02 13 20, to znamená 133 sekund a třetinu sekundy.
 

Převody

Převod minut a sekund na desetinný zlomek stupně

Zeměpisné souřadnice jsou často udávány ve stupních (1/90 pravého úhlu), minutách oblouku (1/60 stupně) a sekundách oblouku (1/60 minuty oblouku), což pro počítače není nepříjemné které fungují v binárním formátu. Počítačovým vědcům se však někdy zdá, že je sexageimální systém nepraktický, a aniž by šli tak daleko, že používají známky (známka je 1/100 pravého úhlu), raději převádějí minuty a sekundy na desetinné zlomky stupně (my běžně se v tomto případě používá výraz „desetinné stupně“, hrozí nebezpečí záměny s platovými třídami).

Obecná formulace: zeměpisná šířka (desetinné stupně) = stupně + (minuty / 60) + (sekundy / 3600)

Příklad: Zvažte zeměpisnou šířku 45 ° 54 '36 "(45 stupňů, 54 minut a 36 sekund).
Zeměpisná šířka, vyjádřená ve stupních a desetinném zlomku stupně, bude: zeměpisná šířka = 45 + (54/60) + (36 / 3600) = 45,91 °

Převod desetinného zlomku stupňů na minuty a sekundy

Příklad: nechte zeměpisnou délku 121,136 °.

  1. Číslo před desetinnou čárkou označuje stupně ⇒ 121 °
  2. Vynásobte číslo za desetinnou čárkou o 60 ⇒ 0,136 * 60 = 8,16
  3. Číslo před desetinnou čárkou označuje minuty (8 ')
  4. Vynásobte číslo za desetinnou čárkou o 60 ⇒ 0,16 * 60 = 9,6
  5. Výsledek ukazuje sekundy (9,6 ").
  6. Zeměpisná délka je proto 121 ° 8 '9,6 "

Poznámky a odkazy

  1. R. Berthelot , „  Astrobiologie a myšlenka na Asii  “, Revue de métaphysique et de morale , sv.  40, n o  1,1933, str.  41-64 ( číst online )( str.  58 ).
  2. Franz Woepcke , O zavedení indické aritmetiky na Západě a o dvou důležitých dokumentech publikovaných princem Donem Balthazarem Boncompagnim a vztahujících se k tomuto bodu v historii vědy , Impr. matematické a fyzikální vědy,1859( číst online ).
  3. Woepcke 1859 , str.  60 .
  4. Mohammed Sibth al-Maridini, celým jménem: B * dr Eddin Abou Abdallah Mohammed Ben Mohammed Ben Ahmed Almihcri Sibth Al Maridini.
  5. Woepcke 1859 , str.  70 .
  6. Woepcke 1859 , str.  58 .
  7. Abel Rey , „  Asyrský sexageimální systém  “, Journal des savants ,1933, str.  107-119 ( číst online )( Str.  118 ).
  8. Rey 1933 , str.  112.
  9. Berthelot 1933 , str.  44 .
  10. (in) Samuel L. Macey Dynamika pokroku. Čas, metoda a opatření , University of Georgia Press,2010( číst online ) , s.  92.
  11. Rey 1933 , str.  109.

Podívejte se také

Související článek

Sexageimální aritmetika

externí odkazy