Zahlensysteme

Zu den Zahlensystemen gehören mehrere Stellenwertsysteme. Im Alltag verwendet man heute nahezu überall das Dezimalsystem. Doch gerade wenn es um Technik geht, werden zwei andere Systeme wichtig: das Binär- und das Hexadezimalsystem. Hier findest du Aufgaben zu Zahlenystemen

Das Binärsystem (Dualsystem)

Das Binärsystem wird auch Dualsystem genant. Um zwei gegensätzliche Zustände zu beschreiben (z.B. Strom an - Strom aus), werden oft die Symbole 0 und 1 verwendet. Diese Informationen kann ein Computer dann lesen und interpretieren. Beispielsweise der Prozessor eines Handys, wie auf dem Bild rechts, funktioniert auf Grundlage des Binärsystems.

Ja, Mathe ermöglicht die ganzen Funktionen, die ein Smartphone so bieten kann!

Das Binärsystem stellt Zahlenwerte mit Hilfe der Ziffern 0 und 1 dar. Es ist ein Stellenwertsystem, das die Basis 2 hat, die Stellenwerte betragen von rechts beginnend also $\sf 2^0{,}2^1{,}2^2,…$.

Eine Stellenwerttafel sieht im Binärsystem auch nicht so aus, wie man das aus der Grundschule kennt, sondern so:

Die Zahl $\sf 1001_2$ im Binärsystem hat also den Wert 9, denn $\sf 9=1\cdot2^3+0\cdot2^2+0\cdot2^1+1\cdot2^0$. Dieser Zusammenhang wird im folgenden Abschnitt genauer erklärt.

Umrechnen vom Binärsystem ins Dezimalsystem

Um eine Zahl vom Binärsystem ins Dezimalsystem umzurechnen, multipliziert man die Ziffer mit dem entsprechenden Stellenwert und addiert die Produkte.

Beispiel

Umrechnen vom Dezimalsystem ins Binärsystem

Hat man eine Dezimalzahl gegeben, geht man nach folgendem Verfahren vor:

1. Teile die Zahl mit Rest durch 2 und notiere den Rest.

• Teile das Ergebnis wieder durch 2 und notiere den Rest.

• Fahre fort bis dein Ergebnis 0 ist.

• Die gesuchte Binärzahl sind die Ziffern der Reste, wobei man mit dem letzten Rest beginnt.

Beispiel

Wir wollen 59 als Binärzahl darstellen.

Das Hexadezimalsystem

"Hexadezimal" ist ein Mischwort aus dem griechischen hexa - sechs - und dem lateinischen decem - zehn. Das Hexadezimalsystem ist also ein Stellenwertsystem zur Basis 16. Weil man 16 Ziffern braucht, um Zahlen im Hexadezimalsystem auszudrücken, braucht man zusätzlich zu den Ziffern 0, 1, …, 9 noch weitere Symbole. Dies sind A, B, C, D, E und F.

Zusammenhang zwischen Binärsystem und Hexadezimalsystem

Das Hexadezimalsystem wird häufig in der Datenverarbeitung genutzt. Es ist praktisch, weil man Informationen, die im Binärsystem 8 Stellen bräuchten, mit nur 2 Stellen darstellen kann. Deswegen ist es viel schneller!

Die Umrechnung von diesen beiden Systemen ist relativ einfach, da 16 selbst eine Zweierpotenz ist, nämlich $\sf 16=2^4$. Das bedeutet je vier Ziffern im Binärsystem entsprechen einer Ziffer im Hexadezimalsystem!

Umrechnen vom Hexadezimalsystem ins Dezimalsystem

Man geht vor wie beim Binärsystem, nur dass hier die Basis 16, die Stellenwerte also $\sf 16^0, 16^1,…$ sind.

Beispiel:

Schreibe $\sf (5D6A)_{16}$ zur Basis 10.

Umrechnen vom Dezimalsystem ins Hexadezimalsystem

Auch hier geht man vor wie beim Binärsystem. Man teilt jedoch nicht durch 2 sondern durch 16:

Hat man eine Dezimalzahl gegeben, geht man nach folgendem Verfahren vor:

1. Teile die Zahl mit Rest durch 16 und notiere den Rest.

• Teile das Ergebnis wieder durch 16 und notiere den Rest.

• Fahre fort bis dein Ergebnis 0 ist.

• Die gesuchte Binärzahl sind die Ziffern der Reste, wobei man mit dem letzten Rest beginnt.Achtung: Denke daran, die Reste von 10 bis 15 in die Symbole A bis F umzuwandeln!

Beispiel

Stelle die Zahl 98236 im Hexadezimalsystem dar!