Adam Spencer
Ich habe mir ein Buch von Adam Spencer [1] gekauft, in dem laut Klappen­text das mathe­mati­sche Super­hirn allerlei Verrück­tes, Wissens­wertes, Kniff­liges, Skur­riles und Unter­halt­sames über Zahlen von 1 bis 100 präsen­tiert. Was ich bisher ge­schrie­ben habe, findet sich teil­weise in diesem Buch wieder, vieles war mir neu. Vor allem Bezie­hun­gen aus den mir unbe­kannten Berei­chen wie Pop­musik, Fernseh­serien und natür­lich Sex. Zum Bei­spiel der Umstand, daß sich eine mir völlig unbe­kannte Pop­gruppe namens 10cc nach der wie auch immer gemit­telten Ausstoß­menge eines Mannes benannt habe. Ich werde erst einmal bei Mathe­matik, Musik, Astro­nomie, Kalender, Sprache und Spin­tisie­rerei bleiben und nur gelegent­lich ein paar Reiz­wörter unter­bringen, wie es hier gesche­hen ist.

[1] Adam Spencer: Das Buch der Zahlen. dtv, 2001.

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Null-Null
Noch heute beginnt man Nume­rierun­gen und vor allem Zäh­lungen nor­maler­weise bei 1, auch wenn die 0 oft­mals sinn­voller wäre. Der erste Tag im Monat hat die Num­mer 1, der erste Monat Januar im Jahr eben­falls. Warum sollte dann das erste Jahr seit der Zeiten­wende die Num­mer 0 haben? Weil anders als in Büchern, die mit der Seite 1 begin­nen, die Zählung mög­licher­weise in die rück­wär­tige Rich­tung fortgesetzt werden soll und man nur zwei Mög­lich­keiten sieht: Die 0 auszu­lassen oder einer Seite zuzu­schlagen.

Oft erweist es sich als günstig, mit der 1 begon­nen zu haben. So kann man dem ersten Kapi­tel immer noch ein Vor­wort unter der Num­mer 0 voran­stel­len. Es ist zwar logisch, DIN‑A‑n als ein Recht­eck zu defi­nieren, dessen Seiten im Ver­hält­nis √2 ste­hen und dessen Fläche durch n‑fache Halbie­rung eines Qua­drat­me­ters ent­steht. Nur hätte man für zwei Qua­drat­meter nicht DIN‑A‑00 sagen sollen. Den gleichen Schwach­sinn findet man auf Filmen, wo vor dem Bild 1 das Bild 0 und davor 00 kommt. Die Toi­lette dagegen ist mit 00 syste­ma­tisch be­zeich­net, nicht als Vor­gän­ger des Rau­mes 0, sondern des Rau­mes 01 im Erdge­schoß (0). Korrekt sind auch die 00er‑Jahre, meinet­wegen auch Nuller­jahre, nicht aber die Nuller oder gar Null­ziger.

Die Wikipedia nennt noch Null‐Null‐Sieben, die kurze Rochade und die Doppel­null beim Rou­lette, um die Ein­nah­men des Kasi­nos zu stei­gern. Uner­wähnt bleibt aber, daß im Fußball zur Ent­täu­schung der Zu­schau­er oftmals null‑null gespielt wird. Fast ver­gessen ist die Vor­wahl 00, um ins Aus­land zu tele­fonie­ren.

0 | Jahr 0 | 00er Jahre

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Minus 0
Es gibt zahlreiche Methoden, Zahlen zu speichern. Die grund­legende Art ist die Abbil­dung der ganzen Zahlen (unsig­ned inte­gers) von 0 bis 2−1 als Binär­zahlen in n auf­ein­ander­fol­gen­den Bits. Heute ist es üblich, höher­wer­tige Stellen auch an höher­wer­tigen Bits und unter höhe­ren Adres­sen zu spei­chern, für n eine Zweier­potenz zu wählen und sich an die Wort­grenzen zu hal­ten. Das war nicht immer der Fall, weil man die höher­wer­tigen Adres­sen rechts denkt, die höher­wer­tigen Stellen einer Zahl jedoch links schreibt.

Will man auch negative ganze Zahlen (signed inte­gers) dar­stel­len, so ent­schei­det man sich heut­zutage, die unsig­ned inte­gers u mit füh­ren­der 1 als s=u−2 nega­tiv zu inter­pre­tie­ren. Diese Dar­stel­lung heißt 2er-​Kom­ple­ment, weil das nor­male Addi­tions­ver­fah­ren zu s und −s immer 2, also 0 mit Über­trag ergibt.

Diese Darstellung ist keinesweg mit den Compu­tern erfun­den wor­den. Mecha­nische Rechen­maschi­nen hat­ten die glei­chen Grund­lagen. Nur verwen­dete man die Dezimal­dar­stel­lung und damit statt des 2er- das 10er-​Kom­ple­ment. Beide leiden unter man­geln­der Symme­trie. So gibt es unter­halb der 0 eine Zahl mehr als ober­halb. Diesen Mangel beseitig man nicht durch Strei­chung der klein­sten Zahl, denn die auf Compu­tern übliche bit­weise Nega­tion stimmt nicht mit der arith­meti­schen über­ein. Leider ist not(s)=−s−1. Auch kann bei nega­tiven Zahlen die häufig vorkom­mende Divi­sion durch eine Zweier­potenz nicht durch eine viel schnel­lere Bit­ver­schie­bung ersetzt werden.

Für binär darge­stellte Zahlen werden die geschil­derten Nach­teile ver­mieden, indem man zum Wechsel des Vor­zei­chens einfach alle Bits umkehrt und die unsig­ned inte­gers u mit füh­ren­der 1 als nega­tive Zah­len s=u−2+1 inter­pre­tiert. Diese Methode heißt 1er-​Kom­ple­ment, weil die Addition von s und −s auf eine Kette aus lauter Ein­sen führt. Für Dezimal­zahlen ist es das 9er-​Kom­ple­ment. Die so gewon­nene Symme­trie ergibt ele­ganter­weise not(s)=−s, und auch nega­tive Zahlen können durch einfach Bit­verschie­bung durch eine Zweier­potenz geteilt werden.

Doch leider liefert das normale Additions­verfah­ren nicht immer das rich­tige Ergeb­nis. Das Carry-​Bit ist zusätz­lich zu addieren, wodurch diese Zahl­darstel­lung nur auf Compu­tern Sinn macht, die diesen Zusatz (end-​arround carry) in der Hard­ware reali­siert haben. Außer­dem liefert eine Addi­tion zur 0 lauter 1‑Bits, die soge­nannte nega­tive Null, während die posi­tive Null aus lauter 0‑Bits besteht. [1]

Man könnte eine der beiden ver­bieten, also durch die andere erset­zen. Schöner aber ist es, beide Nullen zu benut­zen. Das gestat­tet elegante Pro­gramme, birgt aber auch Gefahren. So werden −0 und +0 im nor­malen Bit­ver­gleich als ver­schie­den getestet. Damit der unbedarfte Programmierer möglichst nie auf die  0 trifft, führt die Hard­ware Addi­tionen als Subtrak­tionen (sub­trac­tive adder) aus.

Auch hier ist eine Un­symme­trie nicht weg­zudis­kutie­ren, die zu der Ein­sicht ver­hel­fen sollte, daß es nicht immer mög­lich ist, etwas symme­trisch, eben­mäßig oder einfach darzu­stellen, was ungleich, hol­prig oder schwie­rig ist. Eine zunächst vor­handene Unsym­me­trie (2er-​Kom­ple­ment) weit­gehend zu besei­tigen und auf ein möglichst unbe­merkt blei­ben­des Detail (+0 und −0) zu ver­schie­ben, ist eigent­lich Augen­wische­rei. Ich halte das dua­listi­sche Bestre­ben, alles auf zwei kom­plemen­täre Teile zurück­zufüh­ren, für naiv und gefähr­lich. Man kann nicht 0 und 1, und und oder, posi­tiv und nega­tiv, links und rechts, wahr und falsch auf allen Ebenen vertau­schen und erhält wieder das glei­che.

[1] Minus Zero. Fourmilab Switzerland. Beschrei­bung der Univac-​1100-​Serie, 36‑Bit-​Rechner der Sieb­ziger mit einer Wort­breite abseits heute übli­cher Zweier­poten­zen. In einem Wort konn­ten Zahlen von ±0 bis ±2³⁵−1 gespei­chert werden, insbe­sondere zwei Nullen −0 und +0.

28 | Jahr 0 | 00 | noon

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Jahr 0
Gelegentlich hat man sogar im tägli­chen Leben das Problem, Ab­schnit­te sinn­voll zu benen­nen. Auf den ersten Blick mag es selbst­ver­ständ­lich erschei­nen, einen Bereich von einer gan­zen Zahl n bis zur näch­sten n+1 mit n zu bezeich­nen, denkt sich also Zahlen wie x=12,345 aus n=12 und xn=0,345 zusam­menge­setzt. Ein Blick auf die nega­tiven Zahlen trübt aber diesen eben­mäßi­gen Eindruck, denn x=−12,345 läge dann im Inter­vall n=−13. Man mag deshalb unsere Dar­stel­lung nega­tiver Zahlen für falsch halten und eine andere bevor­zugen, wie sie vor der Ein­füh­rung des Taschen­rech­ners ab der dritten Klasse beim Rech­nen mit Loga­rith­men üblich war. Man ent­nahm die Werte einer Tafel und kam für den Loga­rith­mus von 0,0123 auf 0,09−2, nicht −1,91.

Auf der anderen Seite muß man in der üblichen Darstel­lung bei Multi­plika­tion mit −1 nur das Vor­zei­chen austau­schen und beim Zehn­fachen keine Hand­stände machen. Von der Symme­trie um den Null­punkt herum ganz zu schwei­gen. Das darf aber nicht dazu ver­lei­ten, ein­fach die Vor­komma­stel­len als Inter­vall­num­mern zu ver­wen­den, denn dann haben wir um die 0 herum ein grö­ßeres Inter­vall oder zwei, +0 und −0 mit der Frage, in wel­ches denn die 0 selbst fällt. Und des­halb waren unsere Vorfahren gar nicht so dumm, zum Erhalt der Symme­trie auf das nullte Inter­vall zu ver­zich­ten, kein Jahr 0 zu haben und die Jahre 1901 bis 2000 als 20. Jahr­hun­dert, nicht als nove­cento zu bezeich­nen.

Für einen modernen im Zweier­komple­ment rech­nenden Computer ist es selbst­ver­ständ­lich, die Null weder auszu­lassen noch zu ver­dop­peln. Es schadete aber Pro­gram­mie­rern nicht, wenn For­tran ihnen früher einen Beginn mit der 1 auf­zwang. Wo ist das Problem mit dritt­halb, schließ­lich gibt es mit andert­halb ja auch keines? Auch drei­vier­tel Vier sollte man ver­ste­hen. Und warum halten manche sich für geist­reich, darauf hinzu­weisen, daß der letzte Tag des 20. Jahr­hun­derts der 31. De­zem­ber 2000 gewe­sen sei? Das ändert doch nichts an den Pro­blemen ein Jahr zuvor, die nicht Jahr­tau­send­wech­sel, sondern Jahr‐2000‐Umstel­lung hießen. Schließlich weiß doch jeder, daß er sich mit dem 17. Ge­burts­tag im 18. Lebens­jahr befindet. So wie man ins erste Lebens­jahr gebo­ren wird und der erste Geburts­tag noch auf sich warten läßt, gleich­wohl es doch schon einen wirk­lichen gege­ben hat.

Es ist weit­gehend eine Schön­heits­frage, ob man bei 0 oder 1 beginnt. Und so erin­nere ich mich immer noch daran, daß ein Pro­fes­sor aus­gerech­net mich unver­mit­telt frug, ob es zur Nume­rie­rung der n+1 Ecken eines n‑di­men­sio­na­len Sim­ple­xes besser sei, bei 0 oder bei 1 zu begin­nen. Meine Ant­wort habe ich ver­ges­sen. Aber eines war mir damals bereits klar: Es kommt auf den Kon­text an, auf Einfach­heit, Eben­mäßig­keit und prak­ti­schen Nutzen.

−0 | 00 | noon | Logarithmen

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31
In der sehr guten gleich­schwebenden Tei­lung der Oktave in 53 Schrit­te bil­den 31 eine fast reine Quinte, weil die 2³¹ sehr genau (3∕2)⁵³ trifft. Die Zahl 31 ist die fünfte Mer­senne-​Zahl. Damit über­rascht 31=1+2+4+8+16 als Summe der ersten fünf Zweier­poten­zen nicht. Mit 31=1+5+25 ist 31 aber auch Summe der ersten drei Fünfer­poten­zen.

Die Zahl 13 hat es im Gegensatz zur 31 nicht zum Sinn­bild der Ver­eini­gung von Gott (1) und Drei­einig­keit (3) ge­bracht. Als gerechter Aus­gleich ist 13 die kleinste aller Mirp-​Zahlen. Das sind Prim­zahlen, die rück­wärts ge­schrie­ben eine andere Prim­zahl ergeben. Zwar ist 31 eine solche Mirp­zahl, doch sind 13 und 17 kleiner. Ein­stel­lige Zahlen und 11 sind als Palin­drome nicht mirp, 19 schei­det wegen 91=7·13 aus.

Bekannt ist die 31 natür­lich auch als Monats­länge. Gemei­ner­weise weist unser Ka­len­der in Schalt­jahren nicht ein­fach je sechs Monate zu 30 bzw. 31 Ta­gen auf, wovon in Normal­jahren einer von 31 auf 30 gekürzt würde, am besten der Dezem­ber. Des­halb lernte man früher in der Schule ent­lang der Finger­kno­chen der Hände:
Faust der linken Hand   Faust der rechten Hand

Jan   Mrz   Mai   Jul   Aug   Okt   Dez   nix
   Feb   Apr   Jun         Sep   Nov   nix

 f     g     a     h     c     d     e
   fis    as    b          cis    es
Um den Kreis zur Musik zu schlie­ßen, habe ich unter den beiden Fäusten die C‑Dur-​Ton­leiter mit ihrem Grund­ton f begin­nend no­tiert. Die weißen Kla­vier­tasten haben 31 Tage, die schwar­zen weniger. Schöner­weise fällt der Februar auf den Trito­nus. In Normal­jahren mit 28 Tagen könnte es mit ‚fis der eigent­liche dia­toni­sche (45/32), in Schalt­jahren mit ’ges der grö­ßere zweite (64/45) sein.

30 | 32 | 13 | 53

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53
Der päpst­lichen 84 hätte ich nicht irgend­eine Zahl wie 230 fol­gen las­sen dür­fen. Es hätte gleich 53 sein müssen, denn

2 hoch 84 = 19342813113834066795298816 und
3 hoch 53 = 19383245667680019896796723

liegen bemer­kens­wert nah bei­ein­ander, was zur Tei­lung der Oktave in 53 glei­che Inter­valle ver­lei­tet. Die Quinte läge mit 84−53=31 Inter­val­len nur 0,069 Cent unter der reinen. Auch große und kleine Terz werden mit 17 und 14 recht genau getrof­fen. Ihre Diffe­renz von 3 Ton­schrit­ten ist deut­lich gerin­ger als die 5 eines dia­toni­schen Halb­tones. Zwei davon über­steigen die 8 und 9 eines klei­nen bzw. großen Ganz­tones deut­lich. Und deren Diffe­renz von einem Schritt trifft gut das syn­toni­sche Komma.

Damit ist die 53‑Tei­lung der Oktave geeig­net, die enhar­moni­schen Ver­wech­selun­gen unse­rer 12‑Ton­lei­ter zu stu­die­ren. Und selbst­verständ­lich wurde begin­nend mit der Tei­lung der schwar­zen Tasten ver­sucht, geeig­nete Instru­mente zu bauen. Heut­zutage kann man die Töne elektro­nisch erzeu­gen und eine ge­schick­te Bele­gung der Compu­ter­tasta­tur ver­suchen. Doch prak­tisch sind auch dann 53 Töne einfach zuviel.

Wie kommt man auf 53, nicht 24 oder 36? Und eigent­lich auch: Warum 12? Dazu ent­wickelt man die reine Quinte von ld(3∕2) Okta­ven ein­fach in einen Ketten­bruch:
1,0000000 : 0,5849625 = 1 Rest 0,4150375  1=1·1+0    1=0·1+1
0,5849625 : 0,4150375 = 1 Rest 0,1699250  2=1·1+1    1=1·1+0
0,4150375 : 0,1699250 = 2 Rest 0,0751875  5=2·2+1    3=2·1+1
0,1699250 : 0,0751875 = 2 Rest 0,0195500 12=2·5+2    7=2·3+3
0,0751875 : 0,0195500 = 3 Rest 0,0165375 41=3·12+5  24=3·7+3
0,0195500 : 0,0165375 = 1 Rest 0,0030125 53=1·41+12 31=1·24+7
0,0165375 : 0,0030125 = 5 Rest 0,0014750
Eine gemessen am Auf­wand sehr gute gleich­schwe­bende Tei­lung der Oktave erhält man durch Abschnei­dung des Ketten­bruches ld(3/2)=[0;1,1,2,2,3,1,5,…] vor einer mög­lichst großen Stelle. So ergibt [0;1,1,2,2]=7/12 unsere 12‑Ton­leiter mit einer um 1,995 Cent zu klei­nen Quinte. Die nächste bessere aus [0;1,1,2,2,3,1]=31/53 ist die 53‑Ton­leiter, deren Quinte nur um 0,069 Cent zu klein ist. Das kann kein Mensch mehr hören. Auch die 2 Cent Verstim­mung der 12‑Ton­leiter nur anhand von Schwebungen.

31 | 84 | Oktave | Quinte

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230
Mein allererster Beitrag unter zahlwort.blogger.de war und ist der mit Nummer 230 unter der Über­schrift 20six. Aufge­rufen und damit teil­weise gele­sen wurde er bisher 176 mal. Das schafft ein Alpha-​Blogger mit neun von zehn Beiträgen am ersten Tag.

Lange Zeit herrschte auf den unteren der 25 ange­zeig­ten Plätze nur eine leichte Diffu­sion. So hat es mich über­rascht, heute nach nur drei Tagen meinen Beitrag mit der Über­schrift 84 zum Tode des Papstes dort auftau­chen zu sehen. Sollte ich nun auch auf die Quote schielen? Ich muß ja keine Sex­ge­schich­ten erfinden, wenn es reicht, Reiz­wörter einzu­bauen.

Inzwischen sind 17 Jah­re vergan­gen. Wider meine Erwar­tung genügen 10.000 für Platz 25 nicht mehr. Und es haben sich Themen mit inter­essan­ten mathe­mati­schen oder zahlen­basier­ten Themen durch­ge­setzt. Nur kurze Zeit konn­ten sich dank hit­ziger Debat­ten ein paar Bei­träge zu Corona hoch­arbei­ten. Der letzte wird wohl bald einge­holt.

Nunmehr sind wir im vierten Corona-​Jahr und die Impf­binse ist immer noch nicht aus der Liste der 25  meist­gelesenen Beiträge ver­schwunden, weil die Impf­gegner und Corona­leugner immer noch von einem grenzen­losen Missions­drang beseelt sind, um in die Geschichte als die­jenigen einzu­gehen, die von Anfang an recht hatten. Auch die Ukraine konnte sie davon nicht ablenken.

84 | 20six | EPORN | Impfbinse

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