この問題は、補数と2進数に関する計算問題です。 1. 10進数125の9の補数と10の補数を求める。

離散数学補数2進数ビット演算数値表現10進数変換
2025/5/8
はい、承知しました。問題の内容と解き方、最終的な答えを以下に示します。

1. 問題の内容

この問題は、補数と2進数に関する計算問題です。

1. 10進数125の9の補数と10の補数を求める。

2. 2進数0101の1の補数と2の補数を求める。

3. 2進数10110101の8桁の2の補数を求める。

4. 2進数10110001bを正の数、負の数(絶対値表現、1の補数表現、2の補数表現)とみなした場合の10進数表現を求める。

5. 5ビットの2の補数表現における表現範囲を求め、10進数11, -3, 5を2進数に変換する。

2. 解き方の手順

1. 10進数の補数

* 9の補数: 各桁を9から引く。
* 10の補数: 9の補数に1を加える。
* 125の9の補数: 999 - 125 = 874
* 125の10の補数: 874 + 1 = 875

2. 2進数の補数

* 1の補数: 各ビットを反転させる(0を1に、1を0に)。
* 2の補数: 1の補数に1を加える。
* 0101の1の補数: 1010
* 0101の2の補数: 1010 + 1 = 1011

3. 8桁の2進数の2の補数

* 10110101の1の補数: 01001010
* 10110101の2の補数: 01001010 + 1 = 01001011

4. 2進数から10進数への変換

* 正の2進数: 10110001 は 1×27+0×26+1×25+1×24+0×23+0×22+0×21+1×20=128+32+16+1=1771 \times 2^7 + 0 \times 2^6 + 1 \times 2^5 + 1 \times 2^4 + 0 \times 2^3 + 0 \times 2^2 + 0 \times 2^1 + 1 \times 2^0 = 128 + 32 + 16 + 1 = 177
* 負の2進数(絶対値表現): 最上位ビットを符号ビットとみなし、残りのビットで絶対値を表す。0110001=64+32+1=490110001 = 64+32+1 = 49。よって、-49。絶対値表現なので49。
* 負の2進数(1の補数表現): 1の補数表現はビット反転なので、0100111001001110 であり、26+25+22+21=64+32+4+2=702^6 + 2^5 + 2^2 + 2^1 = 64+32+4+2 = 70、よって、-70。絶対値表現ではないので70ではない。1の補数表現に戻すにはビット反転を行えば良い。ビット反転を行うと10110001となり、177となる。したがって、177-1=176、-78とするのが正しいと考えられる。
* 負の2進数(2の補数表現): 2の補数表現は1の補数に1を加えたものなので、0100111101001111 であり、26+25+22+21+20=64+32+4+2+1=712^6 + 2^5 + 2^2 + 2^1 + 2^0 = 64+32+4+2+1 = 71、よって、-71。絶対値表現ではないので71ではない。2の補数表現に戻すには2の補数をとれば良い。2の補数をとると10110001となり、177となる。したがって、177、-79とするのが正しいと考えられる。

5. 5ビットの2の補数表現

* 表現範囲: 2n1-2^{n-1} から 2n112^{n-1}-1。 この場合、24-2^4 から 2412^4 - 1、つまり -16 から 15。よって、表現範囲は -16 ~ 15。問題文よりマイナスを除く数値のみ記入するので16から15となる。
* 10進数から2進数への変換
* 11: 01011
* -3: 2の補数表現で 3-3 を表す。3 は 00011。1の補数は 11100。2の補数は 11101。
* 5: 00101

3. 最終的な答え

1. 9の補数: 874

10の補数: 875

2. 1の補数: 1010

2の補数: 1011

3. 2の補数: 01001011

4. 正の2進数: 177

負の2進数(絶対値表現): 49
負の2進数(1の補数表現): 78
負の2進数(2の補数表現): 79

5. 表現範囲: 16 ~ 15

10進数の11: 01011
(-3): 11101
5: 00101

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