진법(Positional notation)
자리마다 밑 b의 거듭제곱을 곱해 수를 쓰는 방법. 같은 수를 2진법, 10진법, 16진법으로 다르게 적을 수 있다.
"2024"는 사실
각 자리는
소수점 아래도 같습니다. 0과 1 사이의 분수
한 자리를 구할 때마다 나머지에
흔히
0과 1 사이에서 3진 전개를 숫자 1 없이 쓸 수 있는 수들의 모임이 칸토어 집합(Cantor set)이고(
0과 1 사이의 수를 두 배 하고 정수(integer) 부분을 버리는 규칙(0.3 → 0.6 → 0.2 → 0.4 → …)은 2진 전개의 자릿수를 한 칸씩 왼쪽으로 밀어냅니다. 그래서 처음 수를 2진법으로
2진수를 한 자리씩 읽으면서 3으로 나눈 나머지만 기억하면, 그 수가 3의 배수(multiple)인지 알 수 있습니다. 상태가 셋뿐인 유한 오토마톤(finite automaton)입니다. 2진수에 1을 더하는 일은 튜링 기계(Turing machine)의 첫 번째 예제로 자주 쓰입니다.
매번 바뀌는 끝자리와 드물게 바뀌는 앞자리를 함께 읽어 수를 정한다는 생각은 트랜스포머(transformer)의 사인파(sinusoid) 위치 인코딩(positional encoding)과 닮았습니다. 거기서는 자릿값 대신 진동수(frequency)가 등비수열(geometric progression)로 줄어드는 사인파들이 토큰(token)의 위치를 나타냅니다.
수를 서로 비교하지 않고 끝자리부터 한 자리씩 0–9 칸에 나눠 담기를 되풀이하는 기수 정렬(radix sort)은 자릿수가 정해져 있으면 수의 개수
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- 중간값 정리
… 겹겹이 포개지면 정확히 한 점으로 모입니다. 이 사실도 실수에 빈틈이 없기 때문에 성립합니다. 이 구조는진법 전개와 같습니다. 처음 구간을 [0, 1]로 보고, 이분법의 매 단계에서 왼쪽 반을 남기면 0, 오른쪽 반을 …
- 칸토어의 대각선 논법
… 수열)로 시작합니다. 0과 1 사이의 실수는 이진 소수 0.b_1b_2b_3\ldots 로 쓸 수 있으니(진법), 이진 수열의 목록은 실수의 목록과 거의 같습니다. '거의'인 까닭은 아래에서 다룹니다. 이제 이진 …
- 멱집합
… 증명됩니다. "넣는다"를 1, "뺀다"를 0으로 적으면 부분집합 하나가 n 자리 이진수 하나가 됩니다(진법). 같은 말로, 부분집합은 원소마다 참이나 거짓을 정하는 함수 A \to \{0, 1\} 이고, 함수 …
- 칸토어 집합
… 점이 이 집합에 들어갈 확률은 0입니다. 그런데 남은 점은 결코 적지 않습니다. 점을 3진법으로 쓰면(진법), 가운데 3분의 1을 지우는 것은 "어떤 자리에 1이 있는 수"를 지우는 것입니다. ( 1/3 = …
- 무리수
… 이유로 q 도 짝수입니다. 분자와 분모가 모두 2로 나누어떨어지니 기약분수라는 가정에 어긋납니다. 무리수를소수 전개로 쓰면 끝나지도 순환하지도 않고 이어집니다. 흔히 √2 = 1.41421356…처럼 소수점 아래가 끝없이 …
- 파스칼의 삼각형
… 그대로 성립하기 때문입니다. 정확한 규칙도 있습니다. \binom nk 가 홀수일 필요충분조건은 k 를2진법으로 썼을 때 1인 자리가 모두 n 에서도 1인 것입니다(뤼카의 정리). m 이 소수 p 이면 p 번째 …
- 모듈러 연산
… \cdot \omega^b = \omega^{a+b} , 곧 회전의 합성입니다. 우리가 수를진법으로 쓸 때 마지막 자리는 10으로 나눈 나머지입니다. 오른쪽 곱셈표에서 가로줄 a (노란 테두리)를 …
- 등비급수
… 1/10인 등비급수라 합이 \tfrac{9}{10} / (1 - \tfrac{1}{10}) = 1 입니다(진법 전개). 칸토어 집합을 만들며 잘라 낸 길이 \tfrac13 + \tfrac29 + …
- 연속체 가설
… 크기를 2^{\aleph_0} ('2의 알레프 0 제곱')라 적습니다. 0과 1 사이의 실수를이진 전개로 적고 1이 있는 자리들을 모으면 자연수의 부분집합 하나가 나옵니다. 예를 들어 0.101_2 는 {1, …
- 대수적 수와 초월수
… 흔히 드는 예는 1이 1!, 2!, 3!, \dots 번째(1, 2, 6, 24, … 번째) 자리에만 있는십진 전개0.110001000\ldots 입니다. 1이 나오는 자리가 급격히 멀어져서, 앞부분에서 끊은 분수가 …
- 칸토어 함수
… 0인 집합 속으로 숨어 버립니다. 값을 직접 구할 수도 있습니다. 노란 점 x 를 끌어 보세요. x 를3진법으로 쓰면 입니다. 처음 나오는 1까지만 읽고(그 1은 그대로 둡니다), 그 앞의 2를 모두 1로 바꿔 …
- 로지스틱 사상
… 한 걸음이 각도 θ를 두 배로 만드는 일이고, 정수 부분은 결과에 영향이 없으니 버려도 됩니다. θ를이진법으로 적으면 두 배는 소수점을 한 칸 옮기는 일입니다. θ = 0.1011…₂이면 두 배는 …
- 오일러 경로
… 000, 001, 010, 101, 011, 111, 110, 100이 차례로 나타나며, 모두 3자리이진수입니다. 네덜란드의 수학자 니콜라스 드 브라위언의 이름을 따 드 브라위언 수열이라 부르는데, 오일러 …
- 4색 정리
… 나라가 n개일 때 규칙을 따지지 않고 네 가지 색을 나눠 주는 방법은 모두 4^n 가지, 곧 n자리4진수의 개수이지만, 되추적은 막힌 가지를 일찍 잘라 냅니다. 이 지도에서 다 칠하고 나면 같은 색 나라들의 …
- 해밍 거리
… 1001001은 셋째와 다섯째 자리가 달라 해밍 거리가 2입니다. 0과 1로 된 비트열이라면, 두 수를이진수로 적어 자리마다 비교하는 셈입니다. 비트열을 '1이 있는 자리들의 집합'으로 보면, 해밍 거리는 둘 중 …
- 불 대수
… 넘어갑니다. 반가산기 둘과 OR 하나로 올림까지 받는 전가산기를 만들고, 이를 줄줄이 이으면 여러 자리이진수의 덧셈기가 됩니다. 여러 비트를 XOR로 이어 붙이면 1의 개수가 홀수일 때 1, 짝수일 때 0이 …
- 튜링 기계
… 간 다음, 1을 0으로 바꾸며 받아올림을 왼쪽으로 넘기다가 0이나 빈칸을 만나면 1을 쓰고 멈춥니다.이진법의 받아올림 그대로입니다. 회문 검사 는 abba처럼 앞에서 읽으나 뒤에서 읽으나 같은 문자열(회문)인지 …
- 람다 계산
… 'n번 적용하기를 m번 되풀이'입니다. 막대를 세는 1진법과 같아서 큰 수일수록 길어집니다. 실제 계산기는이진법을 쓰지만, 원리를 보는 데는 이것으로 충분합니다. 노란 부분이 다음에 적용될 함수, 분홍 부분이 그 …
- 처치–튜링 논제
… 양옆, 세 칸만 보고 다음 값을 정하는 세포 자동자에서 규칙 번호는 여덟 가지 이웃 모양에 대한 답을이진수로 읽은 수입니다. 규칙 은 이고, 처음 줄은 입니다. 규칙 110은 보편 계산이 가능합니다. 끝없이 …
- P 대 NP 문제
… 수 있는 부분집합은 멱집합의 크기인 2^n 개입니다. 탐색은 부분집합에 0부터 2^n - 1 까지의이진수번호를 붙여 차례로 셉니다. n이 하나 늘 때마다 시도할 것이 두 배가 됩니다. 요령을 부리면 조금 줄일 …
- 유한 오토마톤
… 나머지만 기억합니다. 지금까지 읽은 이진수가 m이면 다음 비트 b를 읽은 뒤의 수는 2m + b 입니다(진법). 그러니 m을 3으로 나눈 나머지 r만 알면 다음 나머지 (2r + b) \bmod 3 을 알 수 …
- 정보 엔트로피
… 2의 거듭제곱이면 이 값은 n가지 중 하나를 이진법으로 적는 데 필요한 자릿수와 같습니다(8가지면 3자리,자릿값 기수법). 확률이 치우칠수록 엔트로피는 작아집니다. 엔트로피는 압축의 한계이기도 합니다. 여섯 글자의 확률을 …
- n-그램 언어 모델
… 것의 비율입니다. 가능한 n-그램은 기호가 V가지일 때 V^n 개로, V진법 n자리 수만큼 늘어나지만(자릿값 기수법), 말뭉치는 그 가운데 극히 일부만 담습니다. 차원의 저주와 닮은 현상이고, 지프의 법칙의 긴 …
- 알고리즘
… 따라 해도 같은 결과가 나와야 합니다. 이름은 9세기 바그다드의 학자 알콰리즈미에서 왔습니다. 인도식자리값 기수법으로 계산하는 법을 다룬 그의 책이 라틴어로 옮겨지면서, 그의 이름이 '계산 규칙'을 뜻하는 말이 …
- 이진 탐색
… 빼면, 비교 한 번의 답은 '앞' 아니면 '뒤', 곧 1비트입니다. 그래서 이진 탐색은 찾는 자리의 번호를이진수로 한 자리씩 알아내는 것과 같습니다. 거꾸로, n개 가운데 하나를 가리키려면 적어도 \log_2 n …
- 정렬 알고리즘
… 안에서는 들어온 순서를 그대로 지켜야 앞 단계에서 맞춰 둔 아랫자리 순서가 망가지지 않습니다. 비교 대신진법의 자릿수를 이용하므로 비교 정렬의 하한을 비켜 가고, 자릿수 k가 정해져 있으면 k(n + 10) 번 …
- 비교 정렬의 하한
… 가장 많이 줄이는 것을 욕심껏 고릅니다. 비교 말고 다른 연산을 쓰면 한계를 넘을 수 있습니다. 수를자릿수별로 칸에 나눠 담는 기수 정렬은 자릿수가 정해져 있으면 O(n) 입니다.
- 욕심쟁이 알고리즘
… 최적화에서 경사 하강법이 빠지는 함정도 같은 모양입니다. 이어지는 곳. 1, b, b², …처럼진법의 자릿값으로 된 동전이라면 욕심쟁이가 언제나 최적이고, 그 답은 금액을 b진법으로 쓴 각 자리의 …
- 힙과 우선순위 큐
… 다음에 일어날 사건을 시각순으로 꺼내는 데 씁니다. 배열 번호를 1부터 매기면 i번 칸의 부모는 i를이진법으로 쓰고 마지막 자리를 지운 수입니다. 예를 들어 6은 이진법으로 110이고, 마지막 자리를 지운 11은 …
- 허프만 부호
… 줄입니다. 이어지는 곳. 고정 길이 부호는 k가지 글자에 \lceil \log_2 k \rceil 자리의이진수를 주는 것입니다. '고른 글'처럼 8가지 글자가 똑같이 흔하면 허프만 부호도 글자마다 3비트라 둘이 …
- 원천 부호화 정리
… 될 수 없습니다. 이 몫을 수로 재 봅시다. 0과 1이 끝없이 이어지는 비트열 앞에 '0.'을 붙여이진 소수로 읽으면 0 이상 1 미만의 수가 됩니다. 이 범위를 [0, 1)로 씁니다. 10으로 시작하는 비트열은 …
- 산술 부호화
… [0, 1) 안의 수 하나로 적습니다. 씨앗은 1948년 섀넌의 논문에 이미 있었습니다. 누적 확률을이진 소수로 적어 부호어로 쓰는 방법입니다. 이것을 기호마다 구간을 좁혀 가는 방식으로 이어 쓰자는 생각은 …
- 수 체계: 자연수에서 실수까지
… 사람이 만들었다'는 이 사다리를 아래에서 본 말입니다. 이어지는 곳. 실수를 유리수로 다가가는 방법으로는진법의 소수 전개와 연분수가 있고, 황금비는 연분수의 항이 모두 1이어서 분수로 가장 다가가기 어려운 …
- 정수론
… 생성함수이고, 1의 거듭제곱근은 나머지 계산을 원 위의 회전으로 바꿉니다. 수를 적는 방법은자리값 기수법에, 자연수에서 실수까지의 전체 그림은 수 체계에, 새 수 체계의 대수는 군과 다항식에 …
- 위치 인코딩의 변천
… 47,100토큰). 이진수로 수를 셀 때 맨 끝 자리는 매번, 그 앞자리는 두 번에 한 번 바뀌는 것처럼(자릿값 기수법), 빠른 짝과 느린 짝을 함께 보면 위치를 읽을 수 있다는 생각입니다. 다만 이진수와 달리 주기는 짝마다 …
- 님과 스프라그–그런디 정리
… 따르면 미국의 대학과 장터에서 여러 형태로 놀던 게임이었습니다. 그의 규칙은 이렇습니다. 무더기의 크기를이진법으로 적어 자리를 맞추고, 모든 자리에서 1의 개수가 짝수이면 차례인 사람이 집니다. 1, 2, 3은 …
- 배타적 논리합
… \lor b) \land \lnot(a \land b) , 곧 'OR이면서 둘 다는 아님'입니다. 수를이진법으로 적으면 XOR을 자리마다 따로 할 수 있습니다. 컴퓨터의 비트 연산 XOR이 이것입니다. …