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Représentation des nombres réels en binaire

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Définition :

(nombre réel est en base 10)

13, 625 est un nombre réel, il est en base 10. On peut le représenter de cette façon :

\(13,625 = 1 \times 10 + 3 + \frac{6}{10^{1}} + \frac{2}{10^{2}} + \frac{5}{10^{3}}\)

Soit les nombres entiers (ou représentants d’une base supérieure à 10)

\(a_{0};a_{1};...;a_{n}\) et \(b_{0};b_{1};...;b_{m}\)  qui sont compris entre 0 et \(p - 1\) , \(p\) est la valeur de la base.

On veut écrire un nombre décimal sous la même forme que le réel \(13,325\) :

  \(\left( {a_{n}...a_{0},b_{1}....b_{m}} \right)_{p} = \left( {a_{n} \times p^{n} + ... + a_{0} + \frac{b_{1}}{p} + ... + \frac{b_{m}}{p^{m}}} \right)_{10}\)

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Exemple

Si on utilise une base supérieure à 10 on remplace A par 10 et B par 11 …

Position \(3\) \(2\) \(1\) \(0\) \(- 1\) \(- 2\) \(- 3\)
binaire 1 1 0 1 1 0 1

1101,101

Exposant \(2^{3}\) \(2^{2}\) 0 \(2^{0}\) \(\frac{1}{2^{1}} =2^{-1}\) \(\frac{0}{2^{2}} = 0\) \(\frac{1}{2^{3}} =2^{-3}\)
Base 10 8 4 0 1 \(\frac{1}{2}\) 0 \(\frac{1}{8}\)

\(\left( {8 + 4} \right),\left( {1 + \frac{1}{2} + \frac{1}{8}} \right) = 12 + \frac{8 + 4 + 1}{8} = 13,625\)

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Exemple du calcul inverse :

 traduire en binaire le nombre\(43,625\) qui est en base 10 :

Pout 43 on divise par 2 le reste est 1 et le quotient est 21 et on continue pour arriver à un quotient égal à 0.

43=2\(\times\) 21+1

21=2\(\times\) 10+1

10=2\(\times\) 5+0

5=2\(\times\) 2+1

2=2\(\times\) 1+0

1=2\(\times\) 0+1

\(0,625 \times 2 = 1,250 \geq 1\) , on obtient 0,1

\(0.250 \times 2 = 0,500 < 1\) ,on obtient 0,10

\(0,500 \times 2 = 1,000 \geq 1\) , on obtient 0,101

Le nombre décimal 43,625 est égal à 101011,101 en binaire.

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Opérations

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Addition

En binaire exemple d’addition

\(\left( 101 \right)_{2} + \left( 11 \right)_{2} = \left( 1000 \right)_{2}\,\,\) (en base 10) on obtient \(5 + 3 = 8\)

image4

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Soustraction

En binaire exemple de soustraction \(\left( 101 \right)_{2} - \left( 11 \right)_{2} = \left( 10\right)_{2}\,\,\) (en base 10) on obtient \(5 - 3 = 2\)

image1

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Multiplication

En binaire une multiplication est de cette forme \(1 0 1 \times 1 1= 1 1 1 1\) (en base 10) on obtient \(5 \times \ 3=15\)

image8

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Division

En base 2   voici la division  \(\frac{110}{11}=10\) :  (en base 10 on obtient \(\frac{6}{3}=2\) )

image10

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Représentation approximative

Précision et arrondi

En base 10 on a comme valeur approchée ou arrondie  \(\frac{1}{3}=0,3333....\)

En binaire si on calcule un nombre rationnel on ne peut pas toujours trouver sa valeur exacte :

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Par exemple :

\(\\\frac{1}{11}\approx 0, 0 1 0 1.\) et  0, 0 1 0 1 \(=0+\frac{1}{{{2}^{2}}}+\frac{1}{{{2}^{4}}}=\frac{1}{4}+\frac{1}{16}=\frac{5}{16}\approx0,3\)

Si on continue : \(0,0101010101=\frac{1}{{{2}^{2}}}+\frac{1}{{{2}^{4}}}+\frac{1}{{{2}^{6}}}+\frac{1}{{{2}^{8}}}+\frac{1}{{{2}^{10}}}=\frac{314}{1024}\approx0,333\)