Научная статья на тему 'Аддитивные системы представления чисел: несколько замечаний'

Аддитивные системы представления чисел: несколько замечаний Текст научной статьи по специальности «Математика»

CC BY
276
34
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
FIBONACCI SYSTEM / ADDITIVE SYSTEMS / FINITE AUTOMATA / NUMBER REPRESENTATION / АДДИТИВНЫЕ СИСТЕМЫ / КОНЕЧНЫЕ АВТОМАТЫ / ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ЧИСЕЛ / СИСТЕМА ФИБОНАЧЧИ

Аннотация научной статьи по математике, автор научной работы — Непейвода Николай Николаевич

Фибоначчиева система является общеизвестным примером аддитивных систем представления чисел. В данной работе рассматриваются общие аддитивные системы и устанавливаются некоторые их свойства, в частности, условия, при которых возможно представление натуральных, целых и действительных чисел. Даются вычислительные характеристики действий. Завершается статья совокупностью задач различной трудности.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Additive representations of numbers: some remarks

Fibonacci system is the best known example of additive systems. Here considered general additive systems/ Some criteria ate stated of possibility to represent natural, integer and real numbers/ Computational properties of some arithmetical operations are estimated. Paper contains also some problems. (In Russian).

Текст научной работы на тему «Аддитивные системы представления чисел: несколько замечаний»

ISSN 2079-3316 ПРОГРАММНЫЕ СИСТЕМЫ: ТЕОРИЯ И ПРИЛОЖЕНИЯ №4(35), 2017, с. 101-115 УДК 511.11+004.222.2+511.12

Н. Н. Непейвода

Аддитивные системы представления чисел: несколько замечаний

Аннотация. Фибоначчиева система является общеизвестным примером аддитивных систем представления чисел. В данной работе рассматриваются общие аддитивные системы и устанавливаются некоторые их свойства, в частности, условия, при которых возможно представление натуральных, целых и действительных чисел. Даются вычислительные характеристики действий. Завершается статья совокупностью задач различной трудности.

Ключевые слова и фразы: представление чисел, аддитивные системы, система Фибоначчи, конечные автоматы.

1. Аддитивные системы

Вопросы представления чисел в нестандартных системах интенсивно исследуются в последние десятилетия ([1], где заодно имеется прекрасная библиография). Получены глубокие результаты, касающиеся экспоненциальных систем представления чисел (где каждый следующий разряд является очередной степенью основания системы). Многое сделано и для мультипликативных систем (где каждый следующий разряд образуется умножением основания данного разряда на произведение предыдущих). Но имеется ещё один любопытный класс систем, в которых разряды являются числами, формально почти независимыми друг от друга.

Определение 1. Аддитивная система А — бесконечная по крайней мере в одну из сторон последовательность положительных действительных чисел, называемых основаниями,

/г (г € Z, р < г < q), р ^ —то, д ^ обладающая следующими свойствами: (1) € Х(р<1<з <ц ^ 0 < ;

Статья выполнена в рамках госзадания, тема 0077-2014-0032.

© Н. Н. Непейвода, 2017

© Институт программных систем имени А. К. Айламазяна РАН, 2017 © Программные системы: теория и приложения, 2017

ОСТ: 10.25209/2079-3316-2017-8-4-101-115

(2) для любого г число членов ^ = конечно.

Представление действительного числа х в системе А — последовательность сг элементов 0, 1 с той же областью определения, что и /, такая, что

р<г<9

В случае бесконечного числа цифр 1 сумма есть сумма ряда.

Аддитивная система целая, если все при г ^ 0 натуральные числа, /о = 1. Целые числа в такой системе представляются в форме

г=0

По аналогии с традиционными системами целые числа г из диапазона р < г < ц разрядами, число сг называется цифрой г-того разряда.

Таким образом, числа представляются как суммы оснований из некоторой последовательности. Общность данного определения показывается следующими примерами.

Определение 2. Будем говорить, что позиционная система Р эквивалентна аддитивной системе А, если для каждого разряда г позиционной системы имеется отрезок рг ^ ] ^ разрядов аддитивной системы, такие, что:

(1) для каждой пары представлений одного и того же числа х в системах Р, А г-тая цифра системы Р однозначно определяется последовательностью цифр ^ представления А в отрезке [рг,дг]

(2) для каждой цифры г-того разряда системы Р имеется последовательность цифр 8г системы А в отрезке [рг,дг], соответствующая ей, такая, что при .замене каждой цифры сг представления числа х в системе Р на последовательность получается представление числа х в системе А.

Пример 1. Экспоненциальные и мультипликативные системы со стандартным набором цифр (цифры г-того разряда от 0 до рг — 1, где рг — основание г-того разряда) могут быть эквивалентно выражены как аддитивные. В соответствующей последовательности число рх.....Рг-1 повторяется рг — 1 раз.

(1)

(2)

Соответственно, двоичная система эквивалентна аддитивной с последовательностью оснований 1, 2, 4, 8, 16 ... Троичная — аддитивной 1, 1, 3, 3, 9, 9, 27, 27 ... Факториальная [2] — аддитивной 1, 2, 3, 3, 4, 4, 4, 5, 5, 5, 5, .. ., где каждое п повторяется п — 1 раз.

Из этих примеров видно, что представление в аддитивной системе однозначно переводится в мультипликативное, а в обратную сторону неоднозначно. Однозначность в обе стороны выполняется, лишь для мультипликативных систем с цифрами 0,1, например, для экспоненциальной по основанию у/2 и аддитивной с основаниями

1 1, у, 1, 2, 2 • /2, 4, 4 • /2, ...

'"'2 •л/2' 2' л/2'

Пример 2. Примером аддитивной системы для натуральных чисел, не сводящейся к традиционным позиционным, является фи-боначчиевая [3,4]. Последовательность Фибоначчи [5] определяется, рекурсивно:

/о = /1 = 1; /п+1 = /п + /п-1. Для использования в качестве аддитивной системы достаточно эту последовательность начать с первого члена. Любое натуральное положительное число является суммой чисел Фибоначчи, и формально запись в этой системе подобна записи в двоичной системе.

Определение 3. Правилом замены называется правило, позволяющее в любом месте и без учёта всех остальных членов представления заменить некоторый сегмент цифр на другой сегмент той же длины. Совокупность правил замены называется полной, если любое правило замены в данной системе является производным относительно неё, то есть получается применением фиксированной конечной последовательности правил данной системы.

Пример 3. Пример правила замены: 110 ^ 001 для системы Фибоначчи. Тем самым любое представление чисел в системе Фибоначчи можно преобразовать в такое, где нет двух единиц подряд. С этим свойством связано, в частности, использование фибонач-чиевой системы при помехоустойчивом кодировании и во многих других областях информатики [6].

А правило 11010 ^ 00001 для этой системы является производным относительно предыдущего.

Пример 4. Примером аддитивной системы для рациональных чисел является гармоническая. или система египетских (аликвот-ных) дробей. Область определения последовательности оснований —ж < г < 0. Сами основания суть 1/\г\. Любое положительное рациональное число представляется в этой системе как сумма конечной последовательности различных дробей вида 1/\г\ [7]. Например,

2 _ 1 1 3 = 2 + 6'

Недостатком этой системы является очень большое число знаков, необходимых для представления чисел, больших 2.

Теорема 1. Любое натуральное число может быть выражено в целой аддитивной системе с последовательностью оснований /п тогда и только тогда, когда для любого п выполнено неравенство

п

(3) ^ и — 1.

i=0

Доказательство. Представимость. Воспользуемся возврат-

т

ной индукцией1. Пусть для всех 0 < т < п числа, меньшие ^ ,

¿=0

т — 1

представимы в виде ^ ■ /¿, где все € {0,1}. Покажем, что то же

¿=0

выполнено и для п. Возьмём произвольное /п—1 < х < /„. Положим у = х — /п—1. По предположению индукции у представляется в виде

п—2

(4) у= ^ а ■

1=0

Тогда

п—2

(5) х = /п—1 + ■ Л'

i=0

Видно, что здесь работает стандартный для перевода из одной системы в другую жадный алгоритм.

"^Возвратная индукция используется в корректной логической форме, не требующей явного выделения базиса и шага индукции (см., например, [8]).

Vn (Ут(т < п ^ А(т)) ^ А(п)) ^ УхА(х).

Если посылка посылки всегда ложна, то, согласно таблицам истинности, посылка истинна, и можно не заботиться о значении выражений в А(т).

Необходимость. Если

п

^ fi < /п+1 - 1

¿=0

то /п+1 — 1 не представляется.

Однозначность представления даже для целых систем выполнена лишь для двоичной системы.

2. Фибоначчиева система и её вариации

Рассмотрим свойства фибоначчиевой системы для вычислений.

Определение 4. Нормальная форма числа в фибоначчиевой системе — представление, в котором две цифры 1 не идут подряд [6]. Нормализацией называется преобразование представления к нормальной форме.

Предложение 1.1. Нормализация является автоматным преобразованием лишь в том случае, если число подаётся, в конечный автомат, начиная со старшего разряда.

Доказательство. Если число подаётся со старшего разряда, то 0 заменяется на 1 в том и только в том случае, когда две предыдущих цифры 1. Непосредственно предшествующая цифра после такой замены в любом случае 0, а для второй возобновляются правила для старшего 0. Тем самым мы описали действие автомата, нормализующего числа.

Неавтоматность нормализации, начиная с младшего разряда, доказывается следующим примером. Первая 1 в числе вида 011... 10 становится 0 лишь в том случае, когда последовательность следующих за ней единиц нечётной длины. Но распознать это за заранее ограниченное число шагов автомат, движущийся снизу, не может. □

Рассмотрим теперь сложение чисел в фибоначчиевой системе. Оно оказывается как максимум квадратичным по числу операций, но не автоматным. В самом деле, имеют место тождества

(6) 2 • /„ = fn—2 + fn-1 + fn = fn-2 + /п+1

(7) 3 • fn = fn-2 + fn + /п+1 = fn — 2 + fn+2

На их базе легко строится алгоритм, складывающий два числа Фибоначчи с переносами вверх и вниз. Неавтоматность даже в случае нормализованных слагаемых доказывается примером сложения двух чисел вида

(8) 0010101...1010101*01010101... 0100 (9) 0001010 ...0101001*00101010... 1000

Определить, во что переходят второй 0 и последний 0 можно, зная лишь чётности повторений числа обеих периодических подпоследовательностей, окружающих критические 1, помеченные *.

М. Барр [9,10] предложил обобщения чисел Фибоначчи произвольного натурального порядка больше 2. п-боначчи числа задаются рекурсивным определением [11-18]

{до = 91 = • • • = 9п-1 =0; дп = 1;

¿+п-1

№+п =2^ 9]

3 =

Эти числа удовлетворяют условию теоремы о представимости и задают квазидвоичную систему с правилом замены

1 • • • 10 ^ 0 • • • 01 (цифр 1 и 0 по п).

Для чисел Барра аналогично доказывается автоматность в одну сторону нормализации и неавтоматность сложения.

Кубичный по числу действий алгоритм умножения для системы Фибоначчи легко конструируется, исходя из тождеств [5,6]

(11) /п+

П+1 = /2-п+1.

(12) /П + /П+1 = /2

3. Аликвотные системы

На базе гармонического ряда, как уже замечено, можно построить систему представления всех положительных рациональных чисел [19,20].

1

а-г = -.

г

На самом деле это система представления всех положительных действительных чисел. Это следует из факта, что в гармоническом ряде имеется подпоследовательность, сходящаяся к любому наперёд заданному действительному числу х > 0. Для наших целей усилим результат, воспользовавшись следующим фактом о гармоническом ряде.

Теорема 2. (Серпинский 1956 [7]) Для каждого п > 0 любое рациональное число представляется как сумма конечного числа различных 1 с % > п, причём это представление вычисляется примитивно-рекурсивно.

В статье Серпинского примитивная рекурсивность конструкции явно не подчёркивалась, но она очевидно следует из его построений.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Таким образом, каждое рациональное число имеет конечное представление, максимальный разряд в котором меньше наперёд заданного. Исходя из этого, можно усилить теорему о представлении действительных чисел.

Теорема 3. Если задана монотонно возрастающая последовательность а рациональных чисел, сходящаяся к действительному числу х > 0, то можно построить примитивно-рекурсивное относительно а представление х в аликвотной системе.

Доказательство. Построим последовательность дробей следующим образом. Разложим некоторое а(п) в аликвотную дробь. Найдём наибольшее тп среди 1/т в этом разложении. Разложим а(п+1)—а(п) в аликвотную дробь, все члены которой меньше 1/т„. Присоединим это разложение к предыдущему. Повторяем этот процесс для а(п + 2) — а(п + 1) и так далее. □

Следствие 3.1. По разложению действительного числа в непрерывную дробь можно примитивно-рекурсивно построить его али-квотное представление.

Достаточно взять чётные подходящие дроби в качестве монотонной последовательности.

Теперь рассмотрим неожиданный результат. Как известно (см. работы [21-23], которые последовательно усиливали результаты о невычислимости), ни в одной позиционной системе сложение, умножение и другие арифметические операции, кроме, возможно, одноместного минуса, невычислимы. В аликвотной системе мы имеем следующую теорему.

Теорема 4. По аликвотным представлениям чисел х,у > 0 можно примитивно-рекурсивно относительно них построить али-квотное представление чисел х + у, х ■ у.

Доказательство. Сумма. Рассмотрим очередные члены али-квотных разложений 1/а(п), 1/0(п). Пусть к — наибольший знаменатель дроби, использованный ранее в представлении а + 0. Разложим 1/ а(п) + 1/0(п) в аликвотную дробь из членов со знаменателями, большими к. Присоединим её к ранее построенному разложению.

Произведение. Аналогично, но раскладываем

11 11 а(1) ■ 0(п) + а(2) ■ 0(п - 1) + ^ + а(п - 1) ■ 0(2) + а(п) ■ 0 (1) '

Данное преимущество стандартной аликвотной системы нивелируется колоссальным числом членов, необходимым для представления числа. Однако доказанные теоремы открывают путь к новому классу систем представления чисел, поскольку их справедливость зависит не от конкретной формы системы, а от следующего её свойства.

Определение 5. Аддитивная система обладает свойством аликвотности, если любое рациональное число для любого заданного £ > 0 имеет вычисляемое примитивно рекурсивно представление с конечным числом единиц, включающее лишь основания, меньшие £.

Пример 5. Система, обладающая свойством аликвотности, но заодно слишком большой избыточностью:

'.', ± (п - 1 раз), '.',

(13) 111111

V-1-0/ 4, 4, 4, 3, 3, 2 ,

1, 2, 4, 8, 16 '" 4. Симметризация систем

Пусть теперь цифрами являются — 1, 0,1. Будем называть такую систему симметричной. Первой из симметричных системы была троичная симметричная, разработанная Фибоначчи [3]. Затем Коши предложил десятичную симметричную систему с избыточностью [24]. Наш вариант ближе к избыточной симметризации двоичной системы, предложенной в [25].

Обобщим результат теоремы 1.

Теорема 5. Любое целое число может быть выражено в симметричной целой аддитивной системе с последовательностью оснований /п тогда и только тогда, когда выполнено неравенство

п

(14) 2 • ^ Д > /п+1 - 1.

г=0

Доказательство. Ведём индукцию по условию Для всех п выразимы все числа в интервале

I п < X < /п.

В остальном доказательство аналогично доказательству теоремы 1.

Пример 6. Обобщения чисел п-боначчи вида

{до = д1 = • • • = дп-1 = 0; дп = 1;

дъ+п = 2 • дз

=

с цифрами — 1, 0, 1 задают квазитроичную симметричную систему с правилами замены

1 ••• 10= —1----11

— 1----10 = 1 ••• 1 — 1

(цифр 1 и —1 по п).

В случае п = 2 эта последовательность называется 2, 2-фибоначчи [26].

5. Задачи и проблемы 5.1. Лёгкие

(1) Построить программу сложения и умножения целых чисел в фи-боначчиевой системе.

(2) Построить программу сложения целых чисел в произвольной п-боначчиевой системе.

(3) Построить программу сложения и умножения целых чисел в симметричной фибоначчиевой системе.

(4) Построить программу сложения целых чисел в произвольной симметричной п-боначчиевой системе.

(5) Построить программу сложения двух чисел в аликвотной системе (длина исходных разложений и величина исходных знаменателей может быть разумным образом ограничена).

(6) Построить программу сложения двух чисел в симметричной аликвотной системе (длина исходных разложений и величина исходных знаменателей может быть разумным образом ограничена).

(7) Построить программу умножения двух чисел в аликвотной системе (длина исходных разложений и величина исходных знаменателей может быть разумным образом ограничена).

(8) Построить программу умножения двух чисел в симметричной аликвотной системе (длина исходных разложений и величина исходных знаменателей может быть разумным образом ограничена).

(9) Какие новые правила замены появляются в симметризованной системе Фибоначчи? Приведите три примера.

5.2. Средние

(1) Построить программу умножения целых чисел в произвольной п-боначчиевой системе.

(2) Построить программу умножения целых чисел в произвольной симметричной п-боначчиевой системе.

(3) Построить программу перевода цепных дробей в аликвотные разложения.

(4) Выяснить, верна ли теорема о вычислимости аликвотного представления для задания действительных чисел в виде последовательность вложенных друг в друга сегментов [ щ, Ь^].

(5) Выяснить, верна ли теорема о представимости аликвотного представления для задания действительных чисел как сходящихся последовательностей рациональных чисел.

(6) Ряд обратных к простым ^ 1/рп расходится. Может ли он быть

п=1

использован в качестве аликвотной системы?

(7) В последние десятилетия интенсивно рассматриваются позиционные системы общего вида [27-30]. Основанием служит некоторое комплексное число р, |р| > 1. Задаётся конечное множество цифр С, среди которых обязательно присутствуют 0 и 1. Число пред-

г=к

ставляется как сумма ряда ^ ^ ■ рг, где ^ € С. Во многих таких

-то

системах имеются правила замены. Например, в троичной системе с цифрами {0,1, 2,4} таковым является 40 ^ 11.

Каковы условия наличия правила замены?

5.3. Трудные

(1) Ряд обратных к простым 1/рп расходится. Может ли он быть

п=1

использован в качестве аликвотной системы, если его пополнить всеми степенями данных дробей?

(2) В конструктивном математическом анализе установлено, что вычислимая возрастающая ограниченная сверху последовательность может не иметь конструктивного предела (теорема Шпе-кера). В оригинальной конструкции это связано с возможностью в непредсказуемый момент получить достаточно большое приращение. У нас члены аликвотного разложения убывают. Каковы соотношения наших теорем с теоремой Шпекера?

(3) В конструктивном анализе функция «целая часть числа» невычислима. В системе с аликвотным свойством (13) вроде бы она вычислима, поскольку задаётся явно. В чём дело?

(4) Верно ли, что система из единственного правила 110 ^ 001 является полной для системы Фибоначчи?

(5) Какие правила замены верны в аликвотной системе?

(6) Построить программу сложения чисел в симметричной системе Фибоначчи, требующую одного прохода по слагаемым.

5.4. Проблемы

(1) Построить аликвотную систему, позволяющую достаточно короткие представления чисел и представления результатов хотя бы некоторых арифметических действий, не более чем линейно превосходящие по длине представления исходных чисел.

Список литературы

[1] C. Frougny, E. Antova, M. Svobodova. "Minimal digit sets for parallel addition in non-standard numeration systems", Journal of Integer Sequences, 16:13.2 (2013), pp. 1-36. t 101

[2] Ch. A. Laisant. "Sur la numeration factorielle, application aux permutations", Bulletin de la Société Mathématique de France, 16 (1888), pp. 176-183 (in French). t 103

[3] L. Pisano. Fibonacci's Liber Abaci: A Translation into Modern English of the Book of Calculation, Springer, 2002. t 103,108

[4] E. Lucas. Théorie des nombres. V. 1, Gauthier-Villars, Paris, 1891 (in French), 392 p. t 103

[5] "Sequence A000045", The On-Line Encyclopedia of Integer Sequences, OEIS Foundation, 2017, URL: http://oeis.org/A000045 t 103,106

[6] Н. Н. Воробьёв. Числа Фибоначчи, Наука, М., 1978 (in Russian),

144 с t 103,105,106

[7] W. Sierpinski. "Sur les décompositiones de nombres rationelles en fractions primaries", Mathesis, 65 (1956), pp. 16-32 (in French). t 104,107

[8] С. К. Клини, Введение в метаматематику, Пер. с англ., Мир, М., 1957 (in Russian), 528 с. t 104

[9] M. Barr. "Mathematical Amusements", The Sketch, 1913, pp. 32. t 106

[10] M. Barr. "Parameters of beauty", Architecture (NY), 60 (1929), pp. 325. t 106

[11] D. Zh. Hui. The formula of t-step Fibonacci sequence, 2008 (in Chinese, in English), URL: http://bbs.emath.ac.cn/forum.php, 667.4. t 106

[12] Sequence A000073, The On-Line Encyclopedia of Integer Sequences, OEIS Foundation, 2017, URL: http://oeis.org/A000073 t 106

[13] Sequence A000078, The On-Line Encyclopedia of Integer Sequences, OEIS Foundation, 2017, URL: http://oeis.org/A000078 t 106

[14] Sequence A001591, The On-Line Encyclopedia of Integer Sequences, OEIS Foundation, 2017, URL: http://oeis.org/A001592 t 106

[15] Sequence A001591, The On-Line Encyclopedia of Integer Sequences, OEIS Foundation, 2017, URL: http://oeis.org/A001592 t 106

[16] Sequence A122189, The On-Line Encyclopedia of Integer Sequences, OEIS Foundation, 2017, URL: http://oeis.org/A122189 t 106

[17] Sequence A079262, The On-Line Encyclopedia of Integer Sequences, OEIS Foundation, 2017, URL: http://oeis.org/A079262 t 106

[18] Sequence A104144, The On-Line Encyclopedia of Integer Sequences, OEIS Foundation, 2017, URL: http://oeis.org/A104144 t 106

[19] W. Creyaufmuller. Aliquot Sequences, 2016, URL: http://www.aliquot. de/aliquote.htm t 106

[20] И. Стюарт. Величайшие математические задачи, ГИФМЛ, М., 2015 (in Russian), 460 с. t 106

[21] L. E. J. Brouwer. Besitzt jede reele Zahl eine dezimalbruchentwicklung? Mathematische Annalen, 83 (1921), pp. 201-210. t 107

[22] В. А. Успенский. Лекции о вычислимых функциях;, М., 1960, 492 с. t107

[23] Н. Н. Непейвода, И. Н. Григоревский, Е. П. Лилитко. «О представлении действительных чисел», Программные системы: теория и приложения, 5:4 (22) (2014), с. 105-121 (in Russian), URL: http://psta.psiras.ru/read/psta2014_4_105-121.pdf t 107

[24] A. Cauchy. "Sur les moyens d'eviter les erreurs dans les calculs numériques", C.R. Acad. Sc. Paris série I, 11 (1840), pp. 789-798 (in French). t 108

[25] C. Y. Chow, J. E. Robertson. "Logical design of a redundant binary adder", Proc. 4th IEEE Symposium on Computer Arithmetic, C.R. Acad. Sc. Paris série I, 1978, pp. 109-115. t 108

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

[26] Sequence A002605, The On-Line Encyclopedia of Integer Sequences, OEIS Foundation, 2017, URL: http://oeis.org/A002605 t 109

[27] A. Renyi. "Representations for real numbers and their ergodic properties", Acta Math. Acad. Sci. Hungary, 8 (1957), pp. 477-493. t 110

[28] W. Parry. "On the ^-expansions of real numbers", Acta Math. Acad.. Sci. Hungary, 11 (1960), pp. 401-416. t 110

[29] D.E. Knuth. "An imaginary number system", CACM, 3 (1960), pp. 245-247. t110

[30] W. Penney. "A "binary" system for complex numbers", Journal of the Association for Computing Machinery, 12 (1965), pp. 247-248. t 110

Рекомендовал к публикации д.ф.-м.н. С. В. Знаменский

Пример ссылки на эту публикацию:

Н. Н. Непейвода. «Аддитивные системы представления чисел: несколько замечаний», Программные системы: теория и приложения, 2017, 8:4(35), с. 101-115. иК1_: http://psta.psiras.ru/read/psta2017_4_101-115.pdf

Об авторе:

Николай Николаевич Непейвода

Главный научный сотрудник ИПС РАН, научный руководитель работ. Более 200 публикаций по конструктивной математике, логике, информатике

e-mail: [email protected]

Nikolai Nepejvoda. Additive representations of numbers: some remarks. Abstract. Fibonacci system is the best known example of additive systems. Here considered general additive systems/ Some criteria ate stated of possibility to represent natural, integer and real numbers/ Computational properties of some arithmetical operations are estimated. Paper contains also some problems. (In Russian).

Key words and phrases: number representation, additive systems, Fibonacci system, finite automata.

References

[1] C. Frougny, E. Antova, M. Svobodova. "Minimal digit sets for parallel addition in non-standard numeration systems", Journal of Integer Sequences, 16:13.2 (2013), pp. 1—36.

[2] Ch. A. Laisant. "Sur la numeration factorielle, application aux permutations",

Bulletin de la Société Mathématique de France, 16 (1888), pp. 176-183 (in French).

[3] L. Pisano. Fibonacci's Liber Abaci: A Translation into Modern English of the Book of Calculation, Springer, 2002.

[4] E. Lucas. Théorie des nombres. V. 1, Gauthier-Villars, Paris, 1891 (in French), 392 p.

[5] "Sequence A000045", The On-Line Encyclopedia of Integer Sequences, OEIS Foundation, 2017, URL: http://oeis.org/A000045

[6] N.N. Vorob'yev. Fibonacci numbers, Nauka, M., 1978 (in Russian), 144 p.

[7] W. Sierpinski. "Sur les decompositiones de nombres rationelles en fractions primaries", Mathesis, 65 (1956), pp. 16-32 (in French).

[8] S.C. Kleene. Introduction to Metamathematics, Wolters-Noordhoff, 1952, 550 p.

[9] M. Barr. "Mathematical Amusements", The Sketch, 1913, pp. 32.

[10] M. Barr. "Parameters of beauty", Architecture (NY), 60 (1929), pp. 325.

[11] D.Zh. Hui. The formula of t-step Fibonacci sequence, 2008 (in Chinese, in English),

URL: http://bbs.emath.ac.cn/forum.php, 667.4.

[12] Sequence A000073, The On-Line Encyclopedia Foundation, 2017, URL: http://oeis.org/A000073 of Integer Sequences, OEIS

[13] Sequence A000078, The On-Line Encyclopedia Foundation, 2017, URL: http://oeis.org/A000078 of Integer Sequences, OEIS

[14] Sequence A001591, The On-Line Encyclopedia Foundation, 2017, URL: http://oeis.org/A001592 of Integer Sequences, OEIS

[15] Sequence A001591, The On-Line Encyclopedia Foundation, 2017, URL: http://oeis.org/A001592 of Integer Sequences, OEIS

[16] Sequence A122189, The On-Line Encyclopedia Foundation, 2017, URL: http://oeis.org/A122189 of Integer Sequences, OEIS

[17] Sequence A079262, The On-Line Encyclopedia Foundation, 2017, URL: http://oeis.org/A079262 of Integer Sequences, OEIS

RAS project 012013354594. © N. N. Nepejvoda, 2017

© Ailamazyan Program Systems Institute of RAS, 2017 © Program systems: Theory and Applications, 2017

DOI: 10.25209/2079-3316-2017-8-4-101-115

[18] Sequence A104144, The On-Line Encyclopedia of Integer Sequences, OEIS Foundation, 2017, URL: http://oeis.org/A104144

[19] W. Creyaufmiiller. Aliquot Sequences, 2016, URL: http://www.aliquot.de/ aliquote.htm

[20] I. Stewart. The Great Mathematical Problems: Marvels and Mysteries of Mathematics, Profile Books Ltd, 2014, 352 p.

[21] L.E.J. Brouwer. Besitzt jede reele Zahl eine dezimalbruchentwicklung? Mathematische Annalen, 83 (1921), pp. 201-210.

[22] V. A. Uspenskiy. Lectures on computable functions, M., 1960 (in Russian), 492 p.

[23] N. N. Nepeyvoda, I. N. Grigorevskiy, Ye. P. Lilitko. "New representation of real numbers", Program Systems: Theory and Applications, 5:4 (22) (2014), pp. 105-121 (in Russian), URL: URLhttp://psta.psiras.ru/read/psta2014_4_105-121.pdf

[24] A. Cauchy. "Sur les moyens d'eviter les erreurs dans les calculs numeriques", C.R. Acad. Sc. Paris série I, 11 (1840), pp. 789-798 (in French).

[25] C. Y. Chow, J.E. Robertson. "Logical design of a redundant binary adder", Proc. 4th IEEE Symposium on Computer Arithmetic, C.R. Acad. Sc. Paris série I, 1978, pp. 109-115.

[26] Sequence A002605, The On-Line Encyclopedia of Integer Sequences, OEIS Foundation, 2017, URL: http://oeis.org/A002605

[27] A. Renyi. "Representations for real numbers and their ergodic properties", Acta Math. Acad. Sci. Hungary, 8 (1957), pp. 477-493.

[28] W. Parry. "On the ^-expansions of real numbers", Acta Math. Acad. Sci. Hungary, 11 (1960), pp. 401-416.

[29] D. E. Knuth. "An imaginary number system", CACM, 3 (1960), pp. 245-247.

[30] W. Penney. "A "binary" system for complex numbers", Journal of the Association for Computing Machinery, 12 (1965), pp. 247-248.

Sample citation of this publication:

Nikolai Nepejvoda. "Additive representations of numbers: some remarks", Program systems: Theory and applications, 2017, 8:4(35), pp. 101-115. (In Russian). URL: http://psta.psiras.ru/read/psta2017_4_101-115.pdf

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.