十二进制是数学中一种以12为 底数 的记数系统,通常使用数字0~9以及字母A、B(或X、E)来表示。其中,A(或X)即数字10,B(或E)即数字11。 美国 速记发明人艾萨克·皮特曼还曾创造过一种 标记法 ,使用翻转的2和3来表示10和11。十二进制中的10代表 十进制 的12,也称为一打。同样的,十二进制的100代表十进制的144(=12^2),也称为一罗;十二进制的1000代表十进制的1728(=12^3),也称为一大罗;而十二进制的0.1则代表十进制的1/12。
正文
简介
12作为一个高合成数,2、3、4、6都是它的因子。正因为如此,十二进制比十进制在有些情况下更易于使用(除了1和10本身,10只有2、5是它的因子)。另外,由于它的因子2和3都是素数,所有能分解为2和3的整数(如2、3、4、6、8、9……)等在十二进制中都是 有限小数 。而五个最常用的分数( 、 、 、 和 )在十二进制中也都有非常简单的表示形式(分别为0.6、0.4、0.8、0.3和0.9)。12是拥有这一性质的最小的 底数 。在表示分数方面,除了 六十进制 外,十 二进制 要比其他常用的进制(诸如十进制、二进制、二十进制、八进制和十六进制)都更为方便。
应用
历法
历史上,在很多古老文明中都使用十二进制来记时。这或许是由于一年中月球绕 地球 转十二圈,也有人认为这和人类一只手有十二节 指骨 有关(不包括姆指,一根手指有三节指骨),这样方便记数。如 古埃及 就将白天夜晚分别划分为12部分,而从 巴比伦 文明传承到西方文化中的 黄道十二宫 则是将一年分为了12个 星座 。
在中国文化中,十二进制在记时中也有广泛应用。 中国 古代设有12 地支 ,与一天的12个时辰对应。一个地支还对应两个节气,从而表示一年的二十四节气。同时,将地支与12种动物对应,成为 十二生肖 ,来表示12年为周期的循环。
度量衡
十二进制在各种度量衡中也经常会使用。如 英制单位 中一英尺等于12英寸, 金衡制 中一金衡磅等于12金衡盎司。
历史上, 古罗马 帝国曾使用的Uncia,既是长度单位也是货币单位,其在拉丁文中的含义是 。而在推行 十进制 系统前,古代 英国 使用的十二进制与二十进制混合的货币系统,其中一先令等于12便士。
语言
使用十二进制的语言并不常见,其中包括 尼日利亚 中部地带(Middle Belt)的一些语言如Janji、Gbiri-Niragu(Kahugu)、关达拉语(Gwandara)方言Nimbia, 尼泊尔 的车旁语(Chepang),以及 印度 米尼科伊岛 的 迪维希语 。在小说中, 约翰·托尔金 的 精灵语 用的也是十二进制。
日耳曼语族 的语言对数字11和12都有特殊的对应单词,如 英语 中的eleven和twelve、 德语 中的 elf 和zwölf,导致这些语言常被误解为是基于十二进制的。事实上,从 语源学 上来看,两者来自原始日耳曼语中的*ainlif和*twalif,字面含义为“剩下一个”和“剩下两个”,因此这些语言都是基于 十进制 的。
乘法表
与十进制转换
十二进制转十进制
十二进制到十进制的转换可按下面的例子进行:
十进制转十二进制
十进制到十二进制的转换可按下面的例子进行:
将最右排的数从下往上依次写下,即得到 。
分数与无理数
分数
在十二进制中,很多分数能表示成十分简单的形式:
循环小数
通常,日常生活中遇到与3有关的除法问题比起与5有关的更多,因而如果使用十二进制来 计数 比起 十进制 遇到循环小数的可能性更小。这也是有些人支持十二进制的原因,他们认为既然一年有十二个月,使用十二进制在财务问题的计算上会方便很多。
但在真正遇到循环小数的时候,十二进制的表示比起十进制通常又会有更长的循环项。这是因为12位于两个素数11和13之间,而10则与一个 合数 9相邻。尽管如此,在更多的情况下我们都对数字进行修约,这点上的区别并不是那么明显。另外,由于12的因子分解中2出现了两次,而10只有一次,因而对于大多分母是2的幂的分数,十二进制的表示形式更简短。如 , , , 等等。
无论对于 十进制 、十二进制还是其他以 有理数 为 底数 的记数系统,所有的 无理数 都只能表示成无限不 循环小数 。下表列出了一些 代数 无理数和超越无理数的十进制与十二进制的表示。
下面是另一个重要 常数 欧拉- 马歇罗尼常数在十进制与十二进制中的表示(现在仍无法确定其是有理数还是无理数):
支持者
F·爱默生·安德鲁斯(F. Emerson Adnrews)在其1935年出版的著作《新的数字:接受十二进制使数学更简单》(New Numbers: How Acceptance of duodecimal Base Would Simplify 数学 )中详细地提出了一种基于十二进制的体系。安德鲁斯写到,由于12的因子在许多传统度量衡中很普遍,很多所谓 公制 在计算上的优势在十二进制中同样存在。
十二进制和十六进制与二十进制一样,一般都都以A代表10,而B代表11。而安德鲁斯在他的书中提出了一种新的方案,使用 手写体 的X和E,即X和E来分别代表10和11。原因是这两个符号能与其他的字母与数字很好地区别开,同时X和X(即罗马数字10)很相像,而E则是单词eleven(即英文11)的首字母。
另一种知名的标记方法是艾萨克·皮特曼提出的,它主张用翻转的2表示10,水平翻转的3代表11。这一方案被 大不列颠岛 十二进制协会(Donzel Society of Great Britain)所采用,其优势是与现有数字相似,比较容易辩认。而美国十二进制协会则用星号*和 井号 #分别代表10和11,原因在于*类似加上删除线的X、#类似加上 双删除线 的11,而且两者正好都能在电话拨号盘上找到。然而,批评者则指责说这些符号看起来完全不像数字。还有些系统用ɸ表示10(1与0的合体)以及交叉的十字+、x、或者†表示11。而所有这些符号的缺点是无法在 计算器 上通过七段LED 数码管 来显示(水平翻转的3是个例外,但很多计算器上已经用E来表示错误信息了)。不过,10和11本身倒是能够在一个数码内显示(11显然可以,10需要进行翻转,如同O加上了 长音符号 ,即ō或0)。A和B也可以做到这一点,只是B需要改用小写的b。
在美国动漫教学片《校舍摇滚》(schoolhouse Rock!)的一集中,描绘了一个外星小孩使用十二进制算术的场景,分别用dek、el和doh作为10、11和12的名称,还使用安德鲁斯的符号X和E来表示10和11。(dek来自前缀deca,el是eleven的缩写,而doh是dozen的缩写)
美国十二进制协会和 大不列颠岛 十二进制协会都在促进十二进制在更大范围内的使用。他们还使用dozenal替代duodecimal( 英语 :十二进制),原因是后者来自 拉丁语 词根,用 十进制 的方法来表示12,即将12拆为了2和10。
知名数学家亚历山大·艾特肯(Alexander Craig Aitken )曾说“十二进制比十进制更易于掌握,使用十二进制进行计算会比用十进制快一半以上”,他还说如果十二进制的效率是100分的话,十进制只有65分或更低。
在里奥·弗兰克斯基(Leo Frankowski)的小说《 康拉德 ·施塔加德》(Conrad Stargard)中,康拉德在商人中引入了一种十二进制的体系,其中的买卖都是以一打或一罗作为单位来 计数 的。他还发明了一整套十二进制的度量衡,包括每天只有12个小时的时钟。