Première

Première NSI

Numérique et sciences informatiques

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Représentation des entiers naturels

Lire et convertir des écritures en bases 2, 10 et 16.

Introduction — De la numération aux bases

Pour écrire les nombres, on peut compter des marques, combiner des symboles ou tenir compte de leur position. Dans la numération de position, la contribution d'un chiffre dépend de sa place dans l'écriture du nombre.

Ainsi, dans 2026, le 2 de gauche représente deux milliers, le 0 zéro centaine, le second 2 deux dizaines et le 6 six unités :

2026 = 2 × 103 + 0 × 102 + 2 × 101 + 6 × 100 = 2000 + 20 + 6.

I. Lire une écriture et retrouver sa valeur en base 10

A. Chiffres, positions et poids

En base 10, on utilise dix chiffres, de 0 à 9. En base 2, on utilise seulement 0 et 1 : un chiffre binaire est appelé un bit.

En base 16, on utilise 0 à 9, puis A = 10, B = 11, C = 12, D = 13, E = 14 et F = 15.

On précise la base en indice : 101102, 2210, A916.

Les positions sont numérotées à partir de 0, de droite à gauche. En base b, le chiffre de position i a pour poids bi. La position 0 a donc pour poids 1, quelle que soit la base.

Position43210
Poids en base 1010 0001 000100101
Poids en base 2168421
Bits de 10110210110

Les circuits numériques distinguent deux états physiques, par exemple deux niveaux de tension, que l'on représente par 0 et 1. Cela explique l'usage du binaire en informatique.

B. Convertir du binaire ou de l'hexadécimal vers le décimal

Pour 101102, les poids sont 1, 2, 4, 8, 16 en partant de la droite :

C. Quelques observations en binaire

Un entier naturel est pair si son bit de poids faible vaut 0, et impair s'il vaut 1 : tous les autres poids sont des multiples de 2.

Ajouter un 0 à droite multiplie la valeur par 2 : 10112 = 1110 et 101102 = 2210. Supprimer le bit de droite donne le quotient de la division entière par 2. Ces observations supposent que l'on ne limite pas le nombre de bits disponibles.

II. Passer de la base 10 à la base 2 ou 16

A. Effectuer des divisions euclidiennes successives

B. Autre méthode en binaire : décomposer en puissances de 2

On essaie de soustraire les puissances de 2, de la plus grande utile jusqu'à 1 :

  • si la soustraction donne un résultat positif ou nul, on l'effectue et on écrit 1 ;
  • sinon, on garde le reste tel quel et on écrit 0.

III. Passer directement du binaire à l'hexadécimal

Comme 16 = 24, un chiffre hexadécimal correspond exactement à un groupe de quatre bits.

Hexadécimal01234567
Binaire00000001001000110100010101100111
Hexadécimal89ABCDEF
Binaire10001001101010111100110111101111

A. Du binaire vers l'hexadécimal

Regrouper les bits par quatre en partant de la droite. Compléter uniquement le groupe de gauche avec des zéros si nécessaire, puis remplacer chaque groupe par son chiffre hexadécimal.

B. De l'hexadécimal vers le binaire

Remplacer chaque chiffre hexadécimal par quatre bits, puis juxtaposer les groupes.

À retenir

Repères dans les trois bases

Chaque ligne représente la même valeur dans trois bases. Les bits sont regroupés par quatre ; les zéros ajoutés à gauche ne changent pas la valeur.

Hexadécimal (base 16)Décimal (base 10)Binaire (base 2)
000000
110001
220010
330011
440100
550101
660110
770111
881000
991001
A101010
B111011
C121100
D131101
E141110
F151111
10160001 0000
1F310001 1111
20320010 0000
3F630011 1111
40640100 0000
7F1270111 1111
801281000 0000
A91691010 1001
FE2541111 1110
FF2551111 1111
1002560001 0000 0000
1C84560001 1100 1000
1FF5110001 1111 1111
2005120010 0000 0000
3FF10230011 1111 1111
40010240100 0000 0000
7EA20260111 1110 1010

Feuille d'exercices — Changements de base.

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