Das Dezimalsystem ist ein Stellenwertsystem

Im Dezimalsystem gibt es zehn Ziffern, 0 bis 9, und jede Stelle ist zehnmal so viel wert wie die rechts daneben. Die Zahl 2026 bedeutet:

2026 im Dezimalsystem (Basis 10)
\(2026 = 2 \cdot 10^3 + 0 \cdot 10^2 + 2 \cdot 10^1 + 6 \cdot 10^0 = 2000 + 0 + 20 + 6\)

Die Zahl 10 ist die Basis des Systems. Sie ist nicht mathematisch zwingend, sondern eine Gewohnheit, die mit unseren zehn Fingern zu tun hat. Nimmt man eine andere Basis \(b\), funktioniert alles genauso: Es gibt \(b\) Ziffern (0 bis \(b - 1\)), und die Stellen sind \(1, b, b^2, b^3, \ldots\) wert. Welche Basis gemeint ist, schreibt man als Index dazu: \(2026_{10}\), \(101101_2\), \(7\text{EA}_{16}\).

Das Dualsystem (Basis 2)

Das Dualsystem, auch Binärsystem oder Zweiersystem, kennt nur die Ziffern 0 und 1. Die Stellenwerte sind die Zweierpotenzen:

Stelle\(2^7\)\(2^6\)\(2^5\)\(2^4\)\(2^3\)\(2^2\)\(2^1\)\(2^0\)
Wert1286432168421
\(10110110_2\)10110110
Dual in dezimal: \(10110110_2 = \;?\)
1
Jede 1 steht für ihren Stellenwert: \(128 + 32 + 16 + 4 + 2\)
2
Addieren: \(128 + 32 + 16 + 4 + 2 = 182\). Also \(10110110_2 = 182_{10}\).

In die andere Richtung, von dezimal nach dual, gibt es zwei Wege. Der erste: die größten Zweierpotenzen abziehen, die noch hineinpassen. Der zweite ist für große Zahlen sicherer und heißt Division mit Rest: Man dividiert immer wieder durch 2 und notiert die Reste.

Dezimal in dual: \(45_{10} = \;?\)
1
\(45 : 2 = 22\) Rest 1
2
\(22 : 2 = 11\) Rest 0
3
\(11 : 2 = 5\) Rest 1
4
\(5 : 2 = 2\) Rest 1
5
\(2 : 2 = 1\) Rest 0
6
\(1 : 2 = 0\) Rest 1. Jetzt die Reste von unten nach oben lesen: \(45_{10} = 101101_2\)

Probe mit der Stellenwerttafel: \(32 + 8 + 4 + 1 = 45\). Der letzte Rest ist die höchste Stelle, der erste Rest die Einerstelle - deshalb von unten nach oben. Für 2026 braucht man elf Divisionen und erhält die Reste 0, 1, 0, 1, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 1, von unten gelesen \(11111101010_2\). Probe: \(1024 + 512 + 256 + 128 + 64 + 32 + 8 + 2 = 2026\).

Das Hexadezimalsystem (Basis 16)

Mit Basis 16 braucht man sechzehn Ziffern. Für die Werte 10 bis 15 nimmt man die Buchstaben A bis F: A = 10, B = 11, C = 12, D = 13, E = 14, F = 15. Die Stellenwerte sind \(1, 16, 256, 4096, \ldots\)

Hexadezimal in dezimal: \(2\text{F}_{16}\) und \(\text{A}3_{16}\)
1
\(2\text{F}_{16} = 2 \cdot 16 + 15 \cdot 1 = 32 + 15 = 47\)
2
\(\text{A}3_{16} = 10 \cdot 16 + 3 \cdot 1 = 160 + 3 = 163\)
Dezimal in hexadezimal: \(2026_{10} = \;?\)
1
\(2026 : 16 = 126\) Rest 10, also Ziffer A
2
\(126 : 16 = 7\) Rest 14, also Ziffer E
3
\(7 : 16 = 0\) Rest 7. Von unten gelesen: \(2026_{10} = 7\text{EA}_{16}\). Probe: \(7 \cdot 256 + 14 \cdot 16 + 10 = 1792 + 224 + 10 = 2026\).

Warum ausgerechnet 16? Weil \(16 = 2^4\) ist: Eine Hexadezimalziffer entspricht genau vier Dualziffern. Die Dualzahl \(11111101010_2\) in Vierergruppen von rechts: \(0111\;1110\;1010\), und das ist \(7\;\text{E}\;\text{A}\). Computer rechnen im Dualsystem, Menschen lesen lieber kurze Hexadezimalzahlen - darum stehen in Farbcodes, Speicheradressen und WLAN-Schlüsseln Zeichen von 0 bis F. Das Blau dieser Website hat den Farbcode #2563EB: \(25_{16} = 37\) Rot, \(63_{16} = 99\) Grün, \(\text{EB}_{16} = 235\) Blau, jeweils auf einer Skala von 0 bis 255 (\(\text{FF}_{16}\)).

Rechnen im Dualsystem

Addiert wird wie im Dezimalsystem, nur dass schon bei 2 ein Übertrag entsteht: \(1 + 1 = 10_2\).

\(1011_2 + 110_2\)
1
Einerstelle: \(1 + 0 = 1\)
2
Zweierstelle: \(1 + 1 = 10_2\), schreibe 0, Übertrag 1
3
Viererstelle: \(0 + 1 + 1 = 10_2\), schreibe 0, Übertrag 1
4
Achterstelle: \(1 + 1 = 10_2\), schreibe 0, Übertrag 1 in die neue Sechzehnerstelle. Ergebnis: \(10001_2\). Probe im Dezimalsystem: \(11 + 6 = 17 = 16 + 1\).

Die Probe im Dezimalsystem ist die beste Kontrolle: Beide Summanden umrechnen, addieren, Ergebnis zurückrechnen.

Dieselbe Zahl in drei Systemen

DezimalDualHexadezimal
131101D
451011012D
100110010064
25511111111FF
2026111111010107EA

Je kleiner die Basis, desto länger die Zahl: 2026 braucht dezimal vier Stellen, hexadezimal drei und dual elf. Die römischen Zahlen sind übrigens kein Stellenwertsystem - dort hat ein Zeichen überall denselben Wert, und deshalb lässt sich damit so schlecht rechnen.

Die häufigsten Fehler

  • Reste von oben nach unten gelesen: Bei 45 ergibt das \(101101\) rückwärts, also \(101101\) - hier zufällig dasselbe, bei 2026 aber \(01010111111\), eine völlig andere Zahl. Der letzte Rest ist immer die höchste Stelle.
  • Stellenwerte falsch gezählt: \(2^3 = 8\), nicht 6, und die Einerstelle ist \(2^0 = 1\). Stellen von rechts beginnend mit 0 nummerieren.
  • Hexadezimalziffern verwechselt: A ist 10, nicht 1; B ist 11, nicht 12. Die Reihe A, B, C, D, E, F zählt von 10 bis 15.
  • Basis nicht angeschrieben: \(101\) kann fünf (dual) oder hunderteins (dezimal) sein. Der Index \(101_2\) macht es eindeutig.
  • Übertrag vergessen: \(1 + 1\) ist im Dualsystem nicht 2, sondern \(10_2\).

Übungen

Aufgabe 1Leicht

Welche Dezimalzahl ist \(1101_2\)?

Aufgabe 2Leicht

Schreibe 19 im Dualsystem.

Aufgabe 3Mittel

Welche Dezimalzahl ist \(10000_2\)?

Aufgabe 4Mittel

Welche Dezimalzahl ist \(\text{FF}_{16}\)?

Aufgabe 5Mittel

Schreibe 100 im Dualsystem.

Aufgabe 6Schwer

Welche Zahl ist größer: \(110010_2\) oder \(2\text{F}_{16}\)?

Aufgabe 7Schwer

Schreibe 255 im Hexadezimalsystem.

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